[发明专利]一种利用双光谱成像进行雾场粒径平面分布测量的装置

摘要

本发明提出一种利用双光谱成像进行雾场粒径平面分布测量的装置，该装置以激光片激发雾场的一个面（下文称之为激发面），激发面的液滴中含有受激光激发而产生荧光的物质。对激发面的微液滴群受激光片激发产生的Mie散射光和荧光散射光分别成像，综合利用这两幅图像信息，计算出激发面的SMD(Sault Mean Diameter，索特平均粒径)粒径分布数据。本发明提出的测量装置，相对于PDA技术，具有更高的测量效率和更高的空间分辨率，它可以将PDA的单点测量功能拓展至二维平面测量功能，且本发明利用一个相机，同时拍得两种不同光谱（Mie散射光谱和荧光光谱）图像，这与两个相机分别拍摄两种不同光谱图像方案相比，结构更简单，成本降低，时序控制也更简单可靠。

主权项

一种利用双光谱成像进行雾场粒径平面分布测量的装置，其特征在于：该装置由四大部分组成：激光器（1）、时序控制器（21）、激光束转激光片光路以及成像光路，其中：激光器（1）作为激光光源，产生激光束；时序控制器（21）分别控制激光器外触发源和相机的快门控制端，使得在脉冲激光到达测量区域时，时序控制器启动相机快门并保持一段曝光时间，以便相机完成荧光散射光和Mie散射光成像；激光束转激光片光路是将激光束（3）转换为激光片（7），激光束转激光片光路由第一反射镜（2）、凹柱面透镜（4）、凸透镜（5）和凸柱面透镜（6）组成，该激光束转激光片光路将束激光展成一定宽度和一定厚度的片激光；激光片（7）通过激发面，可以使激发面中的微液滴群受激发，产生荧光散射光和Mie散射光；成像光路由Mie散射光成像光路和荧光散射光成像光路以及ICCD相机构成；荧光散射光成像光路由第二反射镜（11），第三反射镜（12）和低通滤光镜（14）组成，激发面中微液滴群发出荧光散射光和Mie散射光中的一部分被第二反射镜（11）反射至第三反射镜（12），然后由低通滤光镜（14）将波长与激光波长相等的Mie散射光滤除掉，而让波长比激发激光长的荧光通过，因此，光线经过低通滤光镜（14）而在ICCD相机（20）形成了半幅图像，这半幅图像是激发面的微液滴群发出的荧光散射光图像；Mie散射光成像光路由第四反射镜（16），第五反射镜（18）以及窄带滤光镜（17）组成，激发面中微液滴群发出荧光散射光和Mie散射光中的一部分被第五反射镜（18）反射至第四反射镜（16），然后由窄带带通滤光镜（17）将荧光滤除而让Mie散射光通过并被ICCD相机（20）成像，因此，光线经过窄带滤光镜（17）而在ICCD相机（20）形成了半幅图像，这半幅图像是激发面微液滴群散发出的Mie散射光图像；ICCD相机（20）每次拍一幅图像，图像的一半是由激发面的微液滴群发出的Mie散射光成的像，另一半是由激发面的微液滴群发出的荧光散射光成的像。