A rainbow schlieren imaging measurement system and method, the system includes a light source for optical signal output; and in turn set along the optical signal path of the first focusing lens, the slit diaphragm, a first collimating lens, field observation area, second focusing lens, rainbow filter, a collimating lens, second digital reflection array mirror, lens and color together single point photoelectric detector; compression algorithm module connected with three single point photoelectric detector signal, used to reconstruct the color images, on the basis of the rainbow schlieren image calculation method to calculate the values of density measurement of flow field distribution. The compressed sensing theory and rainbow schlieren measurements combined with the invention, the sparse rainbow schlieren measurement method of creativity, has the characteristics of high throughput, high signal-to-noise ratio, fast and flexible, suitable for conventional light, weak light, weak light and ultra weak light and single photon rainbow schlieren measurements, is sparse the rainbow schlieren method for measuring large dynamic range.
【技术实现步骤摘要】
彩虹纹影测量成像系统及方法
本专利技术涉及彩虹纹影测量成像领域,尤其涉及一种基于压缩感知的彩虹纹影测量成像系统及方法。
技术介绍
自Topler首先采用纹影测量技术定量测量流场以来,纹影逐渐成为风洞试验中常规测量仪器。使用纹影测量流体,与阴影测量技术相比,具有灵敏度高,图像分辨率较强。不足之处在于难以消除光路误差,图像对比度较差,定量测量气流难度较大。然而,彩色纹影成像系统和分析方法正针对纹影不足发展起来的一种测量技术。1952年,英国Holder,D.W.和North,R.J.首先专利技术了彩色纹影测量方法,与纹影测量技术相比,灵敏度高,图像对比度较高;在纹影场中固体呈现黑色,气体流动呈现彩色,边界条件可简化后测量与分析;彩色纹影更易于图像记录。经过较长时间发展,Holder和North提出的基于棱镜与狭缝和三色滤波片彩色纹影测量方法;Cords提出基于滤波片与狭缝的彩色纹影测量方法;Kaspar提出的多色滤波片彩色纹影测量方法。由上世纪,美国NASA、欧洲ESA和日本JAXA在Lewis落塔、日本微重力落井、自由落体等短时微重力环境中采用彩虹纹影法测量了火焰结构。我国近年来也开展了彩虹纹影法测量火焰结构的研究工作,中国科学院力学所和波兰科学家合作开展了相关研究,在风洞试验中常采用干涉法获得流场密度。干涉法是一种严格的定量测量技术,由流场干涉图可严格计算流场的折射率分布,进而由格拉斯通-戴尔常数公式可推算出流场密度及其它流体力学和气动力学参量。在激波风洞和弹道靶试验方面,马赫干涉、全息干涉和彩虹纹影干涉等技术得到应用,这些方法中都利用了彩虹纹影光路,并把 ...
【技术保护点】
一种彩虹纹影测量成像系统,其特征在于,包括:光源,用于输出光信号;以及沿所述光源输出光信号路径依次设置的第一聚焦透镜、狭缝光阑、第一准直透镜、第二聚焦透镜、彩虹滤波片、第二准直透镜、数字微阵列反射镜、汇聚透镜和三色单点光电探测器,流场观测区域位于第一准直透镜和第二聚焦透镜之间;压缩算法模块,其与三色单点光电探测器电信号连接,用于重构彩色图像,依据图像的彩虹纹影计算方法计算出观测流场的密度变化分布。
【技术特征摘要】
1.一种彩虹纹影测量成像系统,其特征在于,包括:光源,用于输出光信号;以及沿所述光源输出光信号路径依次设置的第一聚焦透镜、狭缝光阑、第一准直透镜、第二聚焦透镜、彩虹滤波片、第二准直透镜、数字微阵列反射镜、汇聚透镜和三色单点光电探测器,流场观测区域位于第一准直透镜和第二聚焦透镜之间;压缩算法模块,其与三色单点光电探测器电信号连接,用于重构彩色图像,依据图像的彩虹纹影计算方法计算出观测流场的密度变化分布。2.一种彩虹纹影测量成像系统,其特征在于,包括:光源,用于输出光信号;以及沿所述光源输出光信号路径依次设置的第一聚焦透镜、色散棱镜、第一准直透镜、第二聚焦透镜、狭缝、第二准直透镜、数字微阵列反射镜、汇聚透镜和三色单点光电探测器,流场观测区域位于第一准直透镜和第二聚焦透镜之间;压缩算法模块,其与三色单点光电探测器电信号连接,用于重构彩色图像,依据图像的彩虹纹影计算方法计算出观测流场的密度变化分布。3.如权利要求1或2所述的彩虹纹影测量成像系统,其特征在于,还包括反射镜单元,其包括第一反射镜和第二反射镜,所述第一反射镜设于所述第一准直透镜和所述流场观测区域之间,用于将第一准直透镜的出射光反射进入流场观测区域;所述第二反射镜设于所述流场观测区域与所述第二聚焦透镜之间,用于将所述流场观测区域的出射光反射至第二聚焦透镜。4.如权利要求3所述的彩虹纹影测量成像系统,其特征在于,所述反射镜单元中的反射镜为宽带介质膜反射镜、金属膜反射镜、介质激光线反射镜或冷热反射镜。5.如权利要求1或2所述的彩虹纹影测量成像系统,其特征在于,所述光源为白光光源。6.如权利要求5所述的彩虹纹影测量成像系统,其特征在于,所述白光光源为氙灯、卤素灯组成白光光源,或者是采用激光驱动光源技术的超宽波段光源,波长范围为170nm-2100nm,或者利用多种激励源驱动光导管发光的光源。7.如权利要求1或2所述的彩虹纹影测量成像系统,其特征在于,所述数字微阵列反射镜采用反射式和透射式液晶空间光调制...
【专利技术属性】
技术研发人员:戴国亮,孙志斌,代斌,王静,
申请(专利权)人:中国科学院力学研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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