[实用新型]一种采用连续光源和低帧率单相机的全息颗粒测速装置

说明书

本实用新型公开了一种采用连续光源和低帧率单相机的全息颗粒测速装置：连续光源，滤波扩束准直系统，反射镜，低帧率相机，连续光源发出的光束经过滤波扩束准直系统形成平行光，平行光由反射镜分段后照射到运动颗粒；相机记录连续多帧颗粒全息图。本实用新型使用的是连续激光和普通低帧率相机，测量系统结构简单、成本低、易于实现；本实用新型提供的平行光分段的方式大大提高了速度测量上限，且可调节性能强，可根据实际测量需求改变系统平行光分段数量。

技术领域

本实用新型涉及多相流测量领域，具体涉及一种采用连续光源和低帧率单相机的全息颗粒测速装置。

背景技术

在工业生产和科学研究的诸多领域中，多相流动是广泛存在的物理过程，对其中的颗粒参数进行有效的测量是深入了解流动过程机理、解决科学问题和优化生产的重要基础。

多相流中颗粒速度测量方法主要有激光多普勒测速、粒子图像测速、空间滤波法、静电法以及多曝光、长曝光、高速相机多帧拍摄的成像方法等。经典的多普勒测速技术已经在流场诊断领域得到了广泛的应用，但它局限于单点测量，而且由于系统复杂、设备昂贵以及现场布置困难等原因目前仅限于实验室环境，应用于工业在线测量难度极大。粒子图像测速技术由于具有全场、非接触、平面二维、瞬态以及高精度等特点也广泛应用于流场诊断，与多普勒测速技术一样，由于价格昂贵、设备复杂等原因难以应用于工业现场。空间滤波法由于频率峰值的确定易受其他因素干扰，测量准确性难以保证。静电法一般测量的是颗粒平均速度，无法获得流场中单颗粒的速度。而多曝光、长曝光、多针拍摄等成像方法对于光源或相机的性能要求较高，例如需要脉冲激光或高速相机，成本较高，而且在实际应用中易受被测颗粒黏附于光学窗口影响测量的问题。

数字全息技术是一种三维测量技术，采用数字记录与数字重建，能够方便地对全息图进行记录保存。数字全息技术对颗粒场的测量是对颗粒场中每个颗粒进行测量，可以得到每个颗粒的运动信息、几何信息与位置信息。目前采用全息技术进行速度测量一般采用高速相机和脉冲光源，测量成本很高，且系统复杂。采用普通连续光源和低帧率相机的全息系统则受限于帧率速度测量极其有限，多用于接近静态的颗粒场，如分散于溶液中的颗粒测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种采用连续光源和低帧率单相机的全息颗粒测速装置，通过对平行光束进行分段的方式大大提高了速度测量上限，解决了普通的采用连续光源和低帧率相机的全息系统只能测量极低运动速度颗粒的问题。

本实用新型提供如下技术方案：

一种采用连续光源和低帧率单相机的全息颗粒测速装置，所述全息颗粒测速装置包括：连续光源、滤波扩束准直系统、反射镜和低帧率相机；连续光源发出的光束经过滤波扩束准直系统形成平行光，平行光由反射镜分段后照射到运动颗粒；低帧率相机记录连续多帧颗粒全息图。

所述滤波扩束准直系统包括物镜、针孔和透镜。

所述连续光源可为波长400nm至700nm的可见光源，为激光器或激光二极管。

所述的低帧率相机为普通工业相机，帧率f小于等于100帧每秒，靶面尺寸为W×H。

所述反射镜为反射棱镜。

所述全息颗粒测速装置采用同轴全息系统。即，物光与参考光传播方向相同。

本实用新型主要解决的问题是解决了目前颗粒速度全息测量装置系统复杂、成本高的问题，同时通过对平行光束进行分段的方式大大提高了速度测量上限，解决了普通的采用连续光源和低帧率相机的全息系统只能测量极低运动速度颗粒的问题。

本实用新型的优点在于：1.本实用新型使用的是连续激光和普通低帧率相机，测量系统结构简单、成本低、易于实现；2.本实用新型提供平行光分段的方式大大提高了速度测量上限，且可调节性能强，可根据实际测量需求改变系统平行光分段数量。

附图说明