一种燃烧颗粒图像获取装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于光学成像领域，具体涉及一种燃烧颗粒图像获取装置和方法，重点解决了燃烧颗粒成像时颗粒形态与火焰锋面无法区分的问题，获得了高质量的燃烧颗粒与火焰图像。所述装置包括激光主动光源、扩束透镜、准直透镜、衰减片、燃烧颗粒放置平台、滤光片和摄像机。本发明专利技术提出的激光主动光源用于照明，滤光片保证激光主动光源波段的反射光通过，用与激光主动光源波段相匹配的摄像机拍摄的图像获取方法，得到了清晰的颗粒燃烧图像；该方法简单、易操作；所获取的图像质量高，背景噪声少，克服了被动探测时颗粒与火焰形成亮斑的难题，所得到的图像中颗粒形态和火焰锋面清晰且区分度好，有利于提高颗粒与火焰分割的成功率与准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学成像领域，具体涉及一种燃烧颗粒图像获取装置和方法，重点解决了燃烧颗粒成像时颗粒形态与火焰锋面无法区分的问题，获得了高质量的燃烧颗粒与火焰图像。
技术介绍
监测Al、Mg、B等金属颗粒燃烧过程的粒径变化规律，可用于固体火箭冲压发动机、水冲压发动机、粉末燃料冲压发动机等发动机固体推进剂点火和燃烧机理的研究。采用摄像机对燃烧过程中的Al、Mg、B等金属颗粒进行连续拍摄时，因颗粒与火焰产生的光强过大，致使探测器像面饱和，所得图像是一很大的亮斑，无法区分火焰锋面和颗粒形态。上述图像采集方法中，燃烧过程中颗粒与火焰的光强过大成为该技术的瓶颈。因此，探索一种解决颗粒与火焰无法区分的图像获取方法，实际意义显著。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种燃烧颗粒图像获取装置和方法，以提高金属颗粒燃烧过程中颗粒形态和火焰锋面的成像质量。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种燃烧颗粒图像获取装置，所述燃烧颗粒指Al、Mg、B等金属颗粒，颗粒直径为1mm～5mm，颗粒燃烧温度为1500K～3000K，颗粒燃烧发射光波长为965nm～1931nm，颗粒在燃烧过程中区分为火焰锋面与固体颗粒形态两部分。其特征在于：所述装置包括激光主动光源、扩束透镜、准直透镜、衰减片、燃烧颗粒放置平台、滤光片和摄像机；所述激光主动光源为持续激光器，提供波段与金属颗粒燃烧发射光波段不相交的光源；所述扩束透镜对激光主动光源发射的光进行扩束；所述准直透镜对扩束后的激光进行准直，使照射在燃烧颗粒上的光为平行光；所述衰减片用于调节照射到燃烧颗粒上的激光强度；所述燃烧颗粒放置平台用于放置需拍摄的燃烧颗粒；所述滤光片为与激光主动光源光谱相匹配的带通滤光片，用于滤掉颗粒燃烧发射光波长为965nm-1931nm波段的光；所述摄像机用于拍摄燃烧颗粒图像，摄像机的响应光谱能有效的覆盖激光主动光源的光谱；所述扩束透镜安装在激光主动光源出射光方向的后侧，所述准直透镜安装在扩束透镜后侧，所述衰减片安装在准直透镜后侧，所述燃烧颗粒放置平台安装在经过衰减片衰减后的光束照射范围内，所述滤光片安装在摄像机视场内感光面之前，经燃烧颗粒反射的激光主动光源光线范围内，所述摄像机安装在可拍摄燃烧颗粒的范围内。进一步地，所述衰减片可调节衰减量，用于改变照射光的强度。本专利技术的技术方案还包括：一种燃烧颗粒图像获取方法，其特征在于：激光主动光源提供照明光，经过扩束透镜扩束、准直透镜准直后形成平行光，再经过衰减片衰减后照射在燃烧颗粒上，所述衰减片为可调节衰减片，用于改变照射光的强度，燃烧颗粒反射激光主动光源所发射激光波段的光，由于燃烧颗粒与火焰对该波段的光反射程度不同，形成的图像也不同，利用滤光片使燃烧颗粒反射的激光主动光源波段的光保持通过，滤光后采用感光波段与激光主动光源相匹配的摄像机拍照，并保持燃烧颗粒在视场内。本专利技术的技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术提出的激光主动光源用于照明，滤光片保证激光主动光源波段的反射光通过，用与激光主动光源波段相匹配的摄像机拍摄的图像获取方法，得到了清晰的颗粒燃烧图像；该方法简单、易操作；所获取的图像质量高，背景噪声少，克服了被动探测时颗粒与火焰形成亮斑的难题，所得到的图像中颗粒形态和火焰锋面清晰且区分度好，有利于提高颗粒与火焰分割的成功率与准确性。附图说明图1为本专利技术燃烧颗粒图像获取装置的结构示意图；图2为本专利技术燃烧颗粒图像获取方法流程图。标号说明：1-激光主动光源，2-扩束透镜，3-准直透镜，4-衰减片，5-燃烧颗粒放置平台，6-滤光片，7-摄像机。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，下面通过参考附图描述的实施例是实例性的，仅限于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。图1是本专利技术一实施例提出的燃烧颗粒图像获取装置结构示意图，该装置包括激光主动光源1、扩束透镜2、准直透镜3、衰减片4、燃烧颗粒放置平台5、滤光片6和摄像机7。激光主动光源1，提供波段与颗粒燃烧发射光波段965nm-1931nm不相交的光源，用于提供燃烧颗粒图像获取时的照射光；扩束透镜2，安装在激光主动光源出射光方向的后侧，对激光主动光源发射的光进行扩束；准直透镜3，安装在扩束透镜后侧，对扩束后的激光进行准直，使照射在燃烧颗粒上的光为平行光；衰减片4，安装在准直透镜后侧，衰减片为可调衰减片，用于调节照射到燃烧颗粒上的激光强度；燃烧颗粒放置平台5，安装在经过衰减片衰减后的光束照射范围内，用于放置需拍摄的燃烧颗粒；滤光片6，安装在摄像机视场内感光面之前，经燃烧颗粒反射的激光主动光源光线范围内。该滤光片为与激光主动光源光谱相匹配的带通滤光片，用于滤掉颗粒燃烧发射光波长为965nm-1931nm波段的光；摄像机7，安装在可拍摄燃烧颗粒的范围内，用于拍摄燃烧颗粒图像，摄像机的响应光谱能有效的覆盖激光主动光源的光谱。本实施例建立了燃烧颗粒图像获取装置的一种结构，并对相关部件的安装与功能进行了描述，以及对该图像获取装置的注意事项进行了说明。图2是本专利技术提出的燃烧颗粒图像获取方法流程图，该图像获取过程如下：通过激光主动光源照射、扩束和准直后提供照射光，调节衰减片改变照射光的强度，使照射光照射燃烧的金属颗粒，滤光片使反射光中与激光主动光源波段相同的光通过，用于得到颗粒和火焰图像。摄像机判断是否需要调节衰减片来改善成像质量，得到最终的金属颗粒燃烧过程图像。该方法采用激光提供与颗粒燃烧自身发射光波段不同的主动光源，利用颗粒和火焰对该主动光源波段的光反射强弱不同的特点，使用与激光主动光源相匹配的摄像机对颗粒燃烧过程中的图像进行采集。本实施例提供了燃烧颗粒图像获取的一种方法，该方法操作简易、效果明显，能够很好的辨析颗粒燃烧图像中火焰锋面和固体颗粒表面形态。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧颗粒图像获取装置，所述燃烧颗粒指Al、Mg、B金属颗粒，颗粒直径为1mm～5mm，颗粒燃烧温度为1500K～3000K，颗粒燃烧发射光波长为965nm～1931nm，颗粒在燃烧过程中区分为火焰锋面与固体颗粒形态两部分，其特征在于：所述装置包括激光主动光源、扩束透镜、准直透镜、衰减片、燃烧颗粒放置平台、滤光片和摄像机；所述激光主动光源为持续激光器，提供波段与金属颗粒燃烧发射光波段不相交的光源；所述扩束透镜对激光主动光源发射的光进行扩束；所述准直透镜对扩束后的激光进行准直，使照射在燃烧颗粒上的光为平行光；所述衰减片用于调节照射到燃烧颗粒上的激光强度；所述燃烧颗粒放置平台用于放置需拍摄的燃烧颗粒；所述滤光片为与激光主动光源光谱相匹配的带通滤光片，用于滤掉颗粒燃烧发射光波长为965nm‑1931nm波段的光；所述摄像机用于拍摄燃烧颗粒图像，摄像机的响应光谱能有效的覆盖激光主动光源的光谱；所述扩束透镜安装在激光主动光源出射光方向的后侧，所述准直透镜安装在扩束透镜后侧，所述衰减片安装在准直透镜后侧，所述燃烧颗粒放置平台安装在经过衰减片衰减后的光束照射范围内，所述滤光片安装在摄像机视场内感光面之前，经燃烧颗粒反射的激光主动光源光线范围内，所述摄像机安装在可拍摄燃烧颗粒的范围内。...

【技术特征摘要】
1.一种燃烧颗粒图像获取装置，所述燃烧颗粒指Al、Mg、B金属颗粒，颗粒直径为1mm～5mm，颗粒燃烧温度为1500K～3000K，颗粒燃烧发射光波长为965nm～1931nm，颗粒在燃烧过程中区分为火焰锋面与固体颗粒形态两部分，其特征在于：所述装置包括激光主动光源、扩束透镜、准直透镜、衰减片、燃烧颗粒放置平台、滤光片和摄像机；所述激光主动光源为持续激光器，提供波段与金属颗粒燃烧发射光波段不相交的光源；所述扩束透镜对激光主动光源发射的光进行扩束；所述准直透镜对扩束后的激光进行准直，使照射在燃烧颗粒上的光为平行光；所述衰减片用于调节照射到燃烧颗粒上的激光强度；所述燃烧颗粒放置平台用于放置需拍摄的燃烧颗粒；所述滤光片为与激光主动光源光谱相匹配的带通滤光片，用于滤掉颗粒燃烧发射光波长为965nm-1931nm波段的光；所述摄像机用于拍摄燃烧颗粒图像，摄像机的响应光谱能有效的覆盖激光主动光源的光谱；所述扩束透镜安装在激光主动光...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎勇，
申请(专利权)人：湖南七迪视觉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43