[发明专利]一种基于液体变焦透镜的火焰三维温度场测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于液体变焦透镜的火焰三维温度场测量装置及方法，其中，测量装置包括一CCD相机，用于拍摄记录火焰图像；一液体变焦镜头，安装在所述CCD相机上，实现对每一层火焰的聚焦；一计算机，通过控制电压实现液体变焦镜头的焦距调整；存储CCD相机获得的聚焦在各层火焰的叠加图像，并对每张叠加图像做高通滤波去除叠加图像的低频信息，得到只含有对应聚焦层的聚焦像信息；通过每层聚焦像信息，获得火焰的温度分布。本发明通过改变工作电压控制液体变焦镜头分别聚焦火焰的每一层，对火焰进行分层拍摄，计算机对CCD相机拍摄的火焰图像进行计算分析，计算各层火焰辐射强度，实现对火焰三维温度场的光学非接触式测量。

主权项

一种基于液体变焦透镜的火焰三维温度场分布测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据测量精度对火焰进行分层；步骤二、控制液体变焦镜头分别聚焦每一火焰分层，并通过CCD相机在每次聚焦后，拍摄该火焰分层的火焰图像；步骤三、对拍摄的每层火焰图像进行处理，去除每层火焰图像中包含的其它层的离焦信息，得到每一火焰断层图像的辐射强度近似值式中：为第j层火焰单色辐射强度近似值的二维分布；gj为光学系统对第j层火焰聚焦所成的单波长的光亮度分布；α为火焰的吸收系数；hk‑j为聚焦第j层时第k层离焦成像的点扩散函数；N为火焰划分的层数；k0为二维高通滤波矩阵；Δ为每层火焰的厚度；将计算出的近似辐射强度代入下式中的的进行迭代计算：当时，停止迭代过程，以最后一次(m0)迭代结果作为各层的原始辐射强度，其中v为预先设定的阀值；步骤四、根据步骤三得到的各层火焰的原始辐射强度，计算每一火焰层的温度分布：Lλ=ϵc1πλ51ec2/λT-1]]>其中，λ为波长；Lλ为物体在波长λ下的辐射强度，以步骤四中最后一次迭代结果作为Lλ的值；ε为火焰发射率；T为每层火焰的温度分布；c1为第一辐射常数3.742×10‑16W·m2；c2为第二辐射常数1.438×10‑2m·K。