[发明专利]标定氢气浓度的测试装置及其方法

权利要求书

1.标定氢气浓度的方法，利用标定氢气浓度的测试装置，包括反射式纹影系统和标定盒，所述的反射式纹影系统包括光源、聚光镜、准直镜、纹影镜、高速摄像机；所述的标定盒采用聚甲基丙烯酸甲酯材料制作；标定盒上方开2个10mm的螺纹孔，采用螺纹连接，其中一个螺纹孔是进气孔，连接进气管，通过流量阀控制氢气的通入量；另外一个螺纹孔作为排气孔，并固定有氢气传感器；标定盒位于反射式纹影系统待测流场区，保证标定盒与反射式纹影系统的中心高度一致，利用高速摄像机拍摄纹影图像；所述的标定盒大小为20cm*20cm*20cm；

其特征在于，包括以下步骤：

S1、搭建反射式纹影系统，保证光源、聚光镜、准直镜、纹影镜、高速摄像机的中心高度一致；

S2、打开光源与高速摄像机，并调节刀口位置，待高速摄像机中图像画面清晰后，固并记录当刀口前位置；

S3、标定盒未通入氢气时将标定盒放入纹影系统待测流场区，保证标定盒与纹影系统的中心高度一致，利用高速摄像机拍摄此时纹影图像；

S4、向标定盒中通入一定量的氢气，读取传感器浓度数据，并拍摄纹影图像；

S5、利用中值滤波对所得的纹影图像进行处理，计算滤波后的图像平均灰度值，并记录其中图像平均灰度值I；

S6、继续向标定盒中通入氢气，并重复步骤4～5，记录多组灰度值与浓度数据，并进行高斯过程回归拟合，得到灰度值与浓度值标定曲线，直到氢气浓度达到4％为止；

S7、再次调节刀口位置，固定并记录新的刀口当前位置，将氢气传感器与进气管卸下，将氢气排空，之后重新将氢气传感器与进气管安装好，步骤重复3～6，获得不同刀口位置下的标定曲线。

2.根据权利要求1所述的标定氢气浓度的方法，其特征在于，步骤S4中向标定盒中通入氢气后，静置2分钟，待标定盒中氢气混合均匀，氢气传感器数值稳定后，开始读取传感器浓度数据，并拍摄纹影图像。

3.根据权利要求1所述的标定氢气浓度的方法，其特征在于，步骤S5中图像平均灰度值I，计算公式如下：

其中：N为图像像素点个数，x为图像水平像素值，y为图像垂直像素值，M(i，j)代表图像的(i，j)位置的灰度值。

4.根据权利要求1所述的标定氢气浓度的方法，其特征在于，步骤S7中，将氢气传感器与进气管卸下后，向标定盒中通入空气，持续1分钟，将氢气排空。