一种燃烧流场光学温度场测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种燃烧流场光学温度场测量装置及测量方法，涉及燃烧流场温度测量技术领域，装置包括：窄带脉冲激光器、匀光棒、扩束镜、空间光调制器、准直投影系统、反射镜、屏幕、成像系统和计算机；装置采用结构平行光投影方式代替传统固定的随机点阵图，可根据互相关窗口大小和测量区域需要对点阵密度进行实时调整，提高温度测量精度；采用非相干窄带脉冲激光光源和对应波长的滤光片，可以抑制火焰强自发光干扰，解决粒子图像信噪比低、无法有效提取相对位移的难题。取相对位移的难题。取相对位移的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种燃烧流场光学温度场测量装置及测量方法


[0001]本专利技术涉及燃烧流场温度测量
，具体地，涉及一种燃烧流场光学温度场测量装置及测量方法。

技术介绍

[0002]火焰燃烧是一种化学反应、流动与传热相互作用的多物理场耦合过程，该过程涉及温度、速度、组分浓度等关键参数的变化。温度作为反映燃烧状态的核心参数，对于燃烧预判、诊断、控制有着十分重要的意义。利用先进的光学诊断技术对燃烧场温度进行二维表征，不仅可以揭示燃烧反应机理，同时可为CFD（计算流体动力学）数值仿真提供校验数据。现有燃烧场非接触温度测量主要利用高温火焰的光谱辐射特性和热力学性质反演温度参数，具体包括红外辐射测温技术、相干反斯托克斯拉曼散射技术、可调谐二极管激光吸收光谱技术等。上述技术克服了传统热电偶在温度上限、使用寿命、分布表征方面的局限性，在发动机、燃机等高温燃烧场温度测量中得到广泛应用。
[0003]背景纹影技术（BOS）作为一种非接触光学测量方法，将流场速度测量的粒子图像测速技术（PIV）与传统纹影技术相结合。其利用光线通过流场后的偏折来反应流场内部折射率的变化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃烧流场光学温度场测量装置，其特征在于，所述装置包括：窄带脉冲激光器、匀光棒、扩束镜、空间光调制器、准直投影系统、反射镜、屏幕、成像系统和计算机；其中，窄带激光器用于发出单色激光，单色激光经匀光棒整形为平顶光，平顶光经扩束镜放大获得扩束激光，并将扩束激光投射至空间光调制器，空间光调制器通过加载随机点阵图将扩束激光调制为平行结构光，平行结构光经投影准直系统扩束准直后传输至反射镜，经反射镜反射后通过燃烧流场并投影至屏幕，成像系统采集屏幕上所呈图像，并将采集的图像信息传输至计算机进行处理，所述计算机用于实现燃烧流场的瞬态火焰温度场的可视化表征。2.根据权利要求1所述的一种燃烧流场光学温度场测量装置，其特征在于，成像系统包括：高速相机、镜头和滤光片，镜头安装在高速相机上，滤光片安装在镜头上。3.根据权利要求2所述的一种燃烧流场光学温度场测量装置，其特征在于，滤光片的带通波长在窄带脉冲激光器的波长范围以内。4.根据权利要求2所述的一种燃烧流场光学温度场测量装置，其特征在于，所述计算机具体采用以下方式实现燃烧流场的瞬态火焰温度场的可视化表征：计算机选取成像系统采集的图像信息中的有效区域获得有效区域视频，将有效区域视频按照时间序列转化为逐帧图片，获得序列图像；提取序列图像中随机点阵的边缘信息，基于所述边缘信息去除随机点阵以外的背景部分获得第一点阵图像序列；对第一点阵图像序列进行图像增强处理获得第二点阵图像序列；基于无燃烧流场时的初始图像和第二点阵图像序列，利用互相关算法计算获得靶面成像偏移量；基于靶面成像偏移量计算获得轴对称燃烧流场偏折角；基于轴对称燃烧流场偏折角计算获得折射率；基于折射率，利用格拉斯通
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戴尔公式和理想气体方程分别计算得到燃烧流场的温度场和密度场。5.根据权利要求4所述的一种燃烧流场光学温度场测量装置，其特征在于，轴对称燃烧流场偏折角的计算方式为：其中，为轴对...

【专利技术属性】
技术研发人员：周全，陈爽，张俊，齐新华，陈力，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：