一种多层透明球床的最优折射率测量方法技术

本发明专利技术属于光学测量及多孔介质固液运动测量领域，尤其涉及一种多层透明球床的最优折射率测量方法。首先摆放并调整好多个透明球、匹配液及容器、线激光光源、光线接收板、相机等组件。测试中先配置折射率较高的匹配液，然后逐级调低其折射率，在每个匹配液折射率条件下用相机记录线激光经过固液体系后在光线接收板上的光斑图像。对光斑图像中未经过球体激光形成的光斑选取参考范围，计算平均光斑宽度，并与匹配液折射率建立关系，关系曲线的明显拐点即代表多层球床达到最优折射率匹配状态。本发明专利技术适用于在不改变或破坏透明球形态下直接精确确定多层透明球床达到最优折射率匹配状态时的匹配液折射率。

【技术实现步骤摘要】
一种多层透明球床的最优折射率测量方法
本专利技术属于光学测量及多孔介质固液运动测量领域，尤其涉及一种多层透明球床的最优折射率测量方法。
技术介绍
光线穿过由透明固体和透明液体组成的固液体系一般会在固液交界面发生折射，因为体系内固体和液体的折射率不同。折射率匹配指调节透明固液体系内的固体和液体(匹配液)折射率使其完全相同或最大程度接近，从而固液相对于光线而言变成同一介质，光线在固液交界面处基本不发生折射。基于这一原理，折射率匹配技术可实现复杂形状固体或多孔介质内部流动可视化，因此被广泛应用于核反应堆、发动机、水泵、心血管等内部流场测量中，现在也开始应用于土壤和河流地貌等复杂多孔介质相关研究中。在使用折射率匹配技术研究多孔介质的场景中，一般使用多层球床模拟多孔介质。因为可以与粒子测速方法(PIV)、颗粒追踪测速(PTV)等较成熟的流场及颗粒运动测量手段结合，从而以较低成本实现高时空分辨率的流场和颗粒运动测量，达到突破固液交界面、“透视”复杂固液体系内部的结构信息及固液运动特征的效果，具有较广应用前景。折射率匹配技术发挥预期功能的重要前提是构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层透明球床的最优折射率测量方法，其特征在于该方法包括以下步骤：/n(1)拍摄线激光穿过多层透明球床中与球床床面相垂直的直线上的多个透明球后，在光线接收板上形成光斑图像，改变匹配液浓度，重复上述过程，得到多个光斑图像，对多个光斑图像进行灰度化处理，将灰度化处理后的多个光斑图像记为光斑图像序列P

【技术特征摘要】
1.一种多层透明球床的最优折射率测量方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)拍摄线激光穿过多层透明球床中与球床床面相垂直的直线上的多个透明球后，在光线接收板上形成光斑图像，改变匹配液浓度，重复上述过程，得到多个光斑图像，对多个光斑图像进行灰度化处理，将灰度化处理后的多个光斑图像记为光斑图像序列Pi，i＝1,2,…q，其中，q为测试中匹配液浓度数量，分别检测上述多个不同浓度匹配液的折射率，记为n1，n2,…,nq，其中，n为匹配液折射率；
定义激光长度方向x为线激光平面与光线接收板交线方向，激光光斑图像宽度方向y为光线接收板平面内与长度方向垂直的方向；
(2)确定上述光斑图像序列Pi中的任意一幅图像的参考范围左边界xmin和右边界xmax，步骤如下：
(2-1)利用下式，计算光斑图像序列Pi中的任意一幅图像中沿线激光长度方向上任一像素点位置处的单宽光强I：



其中，W为图像的宽度，gj为线激光长度方向上x＝m处沿激光宽度方向y＝j处像素的灰度值，m为x方向的像素值坐标，1≤m≤L，L为图像的长度；
对x方向全部像素位置计算单宽光强后，得到图像中单宽光强沿线激光长度方向上的分布；
(2-2)确定线激光经过多个透明球后形成的光斑的左侧光斑的参考范围的左边界和右边界：设定参考范围宽度为小球半径r，对于左侧光斑，首先确定参考范围的右边界位置，根据上述步骤(2-1)的图像中单宽光强沿线激光长度方向x的分布，将单宽光强分布中最左侧的突变点作为矩形参考范围的右边界xmax，参考范围的左边界xmin即为右边界x...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晨笛，张禹，周睿杨，徐梦珍，王光谦，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11