【技术实现步骤摘要】
一种梯度折射率火焰三维温度场测量方法
本专利技术涉及一种梯度折射率火焰高精度三维温度场测量方法，属于测量
技术介绍
在高温工业设备中，如锅炉、燃气轮机、发动机燃烧室等，为了提高燃烧效率和加强燃烧安全防护，通常需要实时监测各项燃烧参数。温度是高温热处理的重要热工参数，实时而准确的温度场检测是预防工业事故、高温测量、低碳环保、节约能源的重要手段。图像法作为一种被动式非接触测量手段，在高温火焰的温度监测中得到了越来越多的关注，它需要建立火焰中的辐射传输模型。目前图像测温法通常假定介质的折射率均匀分布，即假定了光线的传播轨迹可以按直线处理，然而在实际生产中，火焰内部的温度分布不均会导致折射率分布不均。尤其是在大型火焰中，火焰内部存在多个高温区，如果不考虑由于折射率分布不均带来的光线偏折的影响，由此得到的温度测量结果会造成较大的误差。折射率的测量方法通常有纹影法、光学干涉法、阴影法、全息干涉法等，而其中纹影法具有测量精度高、测量装置简单的优点，它是一种将相分布转换为可见图像的光学方法，通常可以用于测量一个区域内的介质折射率，然后根据折射率与温度的G-D关系式来测量...
【技术保护点】
1.一种梯度折射率火焰三维温度场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：利用同步控制器连接两台相机，对轴对称燃烧火焰实现同时采集燃烧火焰的“Z”字型纹影成像和火焰自发光灰度图像；步骤二：根据纹影成像得到光线在火焰中的传播路径；根据火焰自发光灰度图像获得火焰的出射辐射强度分布；步骤三：根据光线在火焰中的传播路径，利用源项有限体积法建立火焰广义辐射源项和相机探测到的火焰出射辐射强度之间的关系；步骤四：根据广义辐射源项和火焰出射辐射强度的关系，采用LSQR反演算法进行迭代计算，重建出火焰的三维辐射源项分布；步骤五：根据重建得到的火焰的三维辐射源项分布获得火焰的温度分布。
【技术特征摘要】
1.一种梯度折射率火焰三维温度场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：利用同步控制器连接两台相机，对轴对称燃烧火焰实现同时采集燃烧火焰的“Z”字型纹影成像和火焰自发光灰度图像；步骤二：根据纹影成像得到光线在火焰中的传播路径；根据火焰自发光灰度图像获得火焰的出射辐射强度分布；步骤三：根据光线在火焰中的传播路径，利用源项有限体积法建立火焰广义辐射源项和相机探测到的火焰出射辐射强度之间的关系；步骤四：根据广义辐射源项和火焰出射辐射强度的关系，采用LSQR反演算法进行迭代计算，重建出火焰的三维辐射源项分布；步骤五：根据重建得到的火焰的三维辐射源项分布获得火焰的温度分布。2.根据权利要求1所述的火焰三维温度场测量方法，其特征在于：所述步骤二中，根据纹影成像得到光线在火焰中的传播路径的方法是：根据纹影成像中光线经过火焰由于折射率引起的起偏角，获得火焰的折射率分布；根据火焰的折射率分布，利用菲涅尔折射定律，从相机的探测器逆向追踪光线，记录光线在火焰中的穿行方向和控制体编号：控制体沿着某个方向串起来一条曲线得到传播路径。3.根据权利要求2所述的火焰三维温度场测量方法，其特征在于：偏转角θ和折射率n之间的关系：其中，x方向为光线入射方向，y方向为入射方向的垂直方向。4.根据权利要求1所述的火焰三维温度场测量方法，其特征在于：所述步骤二中，根据火焰自发光灰度图像获得火焰的出射辐射强度分布的方法是：利用黑体炉在相同工作距离和曝光条件下标定图像灰度...
【专利技术属性】
技术研发人员：许传龙，林楠，张彪，李健，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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