[发明专利]一种利用荧光微丝的温度和流态同步测量方法

权利要求书

1.一种利用荧光微丝的温度和流态同步测量方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一：将荧光微丝的温度调整到n个数值大小不同的设定温度，每调整到相应的设定温度后均用激光照射荧光微丝产生荧光信号，使用光谱仪获得n个荧光光谱信号；

步骤二：基于n个温度对应的n个荧光光谱信号构建不同波长下荧光信号相对强度随温度变化的变化曲线，对所述变化曲线进行线性或指数拟合获得波长与温度灵敏度的对应关系；在荧光强度大于测量阈值条件的波长范围内，选取温度灵敏度最大值对应的波长值为第一波长数值，选取温度灵敏度最小值对应的波长值为第二波长数值；

步骤三：基于所述第一波长数值选取对应波长的第一带通滤波片，基于所述第二波长数值选取对应波长的第二带通滤波片；

步骤四：将第一带通滤波片和第二带通滤波片分别安装至双分幅相机系统的两个相机前端；

步骤五：对双分幅相机系统进行标定，将荧光微丝的温度调整到n个大小不同的设定温度，每调整到相应的设定温度后均使用双分幅相机系统拍摄获得第一图像和第二图像，对第一图像和第二图像中相同坐标位置像素点的图像灰度进行相除，获得荧光比值图像，基于每个设定温度对应的荧光比值图像获得荧光强度比值随温度变化的第一标准曲线；

步骤六：将若干荧光微丝安装在待测模型上，利用激光照射荧光微丝产生荧光测量信号，使用双分幅相机系统拍摄荧光微丝获得荧光微丝测量图像，基于所述荧光微丝在气流下的形态实现流态的显示，基于所述荧光微丝测量图像获得荧光比值测量图像，基于所述荧光比值测量图像和所述第一标准曲线，获得待测模型的温度测量值；

本方法中荧光微丝的制备方式为：将罗丹明B附着在醋酸纤维上制备荧光微丝；

本方法中荧光微丝的温度灵敏度的指数拟合方式为：

I=C₁/[exp(E_a/T)+C₂]，其中，I为荧光强度，C₁、C₂为常数，T为温度，E_a为温度相关无辐射跃迁项的能垒，E_a的绝对值用于评估荧光微丝的温度灵敏度，exp为指数函数。

2.根据权利要求1所述的利用荧光微丝的温度和流态同步测量方法，其特征在于，本方法中第一波长数值和第二波长数值的计算方式为：

采用光谱仪测量获得荧光信号的荧光光谱，基于荧光光谱获得荧光强度与波长的第一对应信息；基于荧光强度和温度计算获得温度灵敏度信息，获得荧光强度与温度灵敏度的第二对应信息；基于所述第一对应信息和所述第二对应信息获得波长与温度灵敏度的第三对应信息；基于所述第三对应信息，获得在设定温度下温度灵敏度最大值对应的第一波长数值，以及获得在设定温度且荧光强度大于阈值条件下温度灵敏度最小值对应的第二波长数值。

3.根据权利要求1所述的利用荧光微丝的温度和流态同步测量方法，其特征在于，所述待测模型为风洞模型。

4.根据权利要求1所述的利用荧光微丝的温度和流态同步测量方法，其特征在于，双分幅相机系统包括：双分幅相机成像透镜系统、分光镜、第一相机和第二相机，入射光束通过双分幅相机成像透镜系统后传输至分光镜生成两束光束，其中一束光束穿过第一带通滤波片后传输至第一相机，另外一束光束穿过第二带通滤波片后传输至第二相机。

5.根据权利要求1所述的利用荧光微丝的温度和流态同步测量方法，其特征在于，荧光微丝直径范围为大于或等于0.1mm且小于或等于0.2mm。