一种扩散火焰碳烟生成转捩点的判别方法技术

本发明专利技术提供了一种扩散火焰碳烟生成转捩点的判断方法，以对冲扩散火焰为例验证使用该方法判别了对冲扩散火焰的碳烟生成转捩点，该方法通过高清摄像机摄取不同工况下连续变化的火焰图像，根据三基色原理得出图像中像素点的三基色，并形成三要素三维图像，并以此判断转捩点的位置。利用本发明专利技术的方法，可以较目测更准确地捕捉到火焰黄亮度的变化；本发明专利技术的方法操作简便，给出的判断区间通过实验验证可以较为准确的判断出碳烟生成转捩过程。较为准确的判断出碳烟生成转捩过程。较为准确的判断出碳烟生成转捩过程。

【技术实现步骤摘要】
一种扩散火焰碳烟生成转捩点的判别方法


[0001]本专利技术属于燃烧
，具体涉及一种扩散火焰碳烟生成转捩点的判别方法。

技术介绍

[0002]扩散火焰是指在发生化学反应前，燃料和氧化剂是分开的，依靠分子扩散和整体的对流运动(湍流扩散)使反应物分子在某一区域混合，接着进行燃烧反应所发出的火焰。扩散火焰相比于预混火焰，拥有更好的稳定性。
[0003]碳烟生成的转捩点是由于火焰中碳烟的生长和团聚，在受热后发出黄色辐射，导致火焰由蓝焰转变为黄焰的过程。碳烟是火焰燃烧过程中未完全燃烧的碳颗粒，对人体与环境都会造成极大伤害。因此碳烟生成的规律与调控也是广大研究者们重点关注的一大问题。
[0004]当下的研究表明，碳烟生成的转捩点多依靠人眼辨识，但是人眼的辨识是不准确的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种通过光学及图像处理方法准确判定扩散火焰碳烟生成转捩点的方法。
[0006]实现本专利技术的技术方案为：
[0007]一种扩散火焰碳烟生成转捩点的判断方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：采用相机在相同外界条件下获得不同氧浓度X
O
连续变化的火焰图像；
[0009]步骤2：采用图像处理软件获得所有火焰中轴线处像素点的三基色亮度值，做求和归一，并以三基色亮度值占比为坐标做三基色三要素图；
[0010]步骤3：所述步骤2中的三基色三要素图以三基色占比为等边三角形三边坐标轴，每一个像素点都能在三要素图内找到自己的位置其中等边三角形的底边表示红色，左侧边表示蓝色，右侧边表示绿色；
[0011]步骤4：判断方法为：碳烟生成转捩发生前，其特征为超过80％的像素坐标分布在三角图的左下角，呈离散分布；碳烟生成转捩发生期间，其特征为像素坐标逐渐由蓝色占比0.4
‑
0.8、红色占比0
‑
0.4的蓝光区域，向绿色占比0.2
‑
0.4的狭长区域转变；碳烟生成转捩结束后，其特征为超过80％的像素坐标分布在绿色占比0.2
‑
0.4、红色占比0.1
‑
1.0的狭长区域内。
[0012]进一步地，所述步骤1中的相机为高清数码单反相机或CCD相机。
[0013]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
[0014](1)目测观察是现有判断碳烟生成转捩点的主要方式，但是人眼对于火焰化学发光亮度的反馈并不敏感，当碳烟生成转捩过程开始时，火焰黄亮度并不明显，受火焰蓝亮度影响，人眼无法准确地捕捉到火焰黄亮度的变化，利用本专利技术的方法，可以较目测更准确地捕捉到火焰黄亮度的变化；
[0015](2)本专利技术的方法操作简便，给出的判断区间通过实验验证可以较为准确的判断出碳烟生成转捩过程。
[0016]下面结合说明书附图对本专利技术进行进一步描述。
附图说明
[0017]图1为不同氧浓度下的火焰图像。
[0018]图2为碳烟生成转捩发生前的三要素等边三角形图。
[0019]图3为碳烟生成转捩发生期间的三要素等边三角形图。
[0020]图4为碳烟生成转捩结束后的三要素等边三角形图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的介绍。
[0022]一种扩散火焰碳烟生成转捩点的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0023]步骤1：采用高清数码单反相机或CCD相机在相同外界条件下获得不同氧浓度X
O
连续变化的火焰图像，截取包括火焰在内的相同位置，如图1所示；
[0024]步骤2：采用图像处理软件(例如Matlab)获得所有火焰中轴线处像素点的三基色亮度值，做求和归一，并以三基色亮度值占比为坐标做三基色三要素图；
[0025]步骤3：所述步骤2中的三基色三要素图以三基色占比为等边三角形三边坐标轴，每一个像素点在三要素图内都有唯一的位置，其中等边三角形的底边表示红色，左侧边表示蓝色，右侧边表示绿色；
[0026]步骤4：判断方法为：碳烟生成转捩发生前，其特征为超过80％的像素坐标分布在三角图的左下角，呈离散分布(如图2所示)；碳烟生成转捩发生期间，其特征为像素坐标逐渐由蓝色占比0.4
‑
0.8、红色占比0
‑
0.4的蓝光区域，向绿色占比0.2
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0.4的狭长区域(此区域内红色占比逐渐增加，宏观表现为由蓝光过渡到黄光)转变(如图3所示)，图3中像素坐标由左下角逐渐向右侧延伸，且分布规律也由分散分布逐渐变为收敛分布；碳烟生成转捩结束后，其特征为超过80％的像素坐标分布在绿色占比0.2
‑
0.4、红色占比0.1
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1.0的狭长区域内(如图4所示)。
[0027]以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扩散火焰碳烟生成转捩点的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用相机在相同外界条件下获得不同氧浓度X
O
连续变化的火焰图像；步骤2：采用图像处理软件获得所有火焰中轴线处像素点的三基色亮度值，做求和归一，并以三基色亮度值占比为坐标做三基色三要素图；步骤3：所述步骤2中的三基色三要素图以三基色占比为等边三角形三边坐标轴，其中等边三角形的底边表示红色，左侧边表示蓝色，右侧边表示绿色；步骤4：判断方法为：碳烟生成转捩发生前，其特征为超过80％的像素坐标分布在三角图的左下角，呈离散分布；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冬，赵烜，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：