【技术实现步骤摘要】
本申请涉及流场测量，尤其涉及一种水下流场信息测量系统和方法。
技术介绍
1、由于粒子图像测速技术（particle image velocimetry，简称piv）可实现复杂环境下全流场、无接触、无扰动、高精度的流场信息测量，在湍流、瞬态等复杂流场的测量中具有明显的优势，已成为目前流场测量的主流手段。
2、相关技术中，在使用piv设备测量流场信息时，需要被测流场中添加示踪粒子，然后通过激光器在极短的时间差内发射2个激光脉冲来照亮示踪区域，然后控制相机来拍摄被测流场中被照亮的示踪粒子，并形成图像，最后使用软件对不同时刻的图像进行处理与分析，从而得到流场实验中的流速测量结果。
3、然而，由于相关技术的方案在测量一些较大物体的流场信息时，难以获取较大物体周围所有的流场信息。因此，这种方案难以适配不同尺寸的被测物体，以及在测量较大物体的流场信息时容易出现数据不完善、不准确的问题。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本申请提供了一种水下流场信息测量系统和方法。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种水下流场信息测量系统，所述系统包括：测量水槽、多个采集装置、标定装置、多个激光装置、控制器；
3、所述测量水槽的底面和壁面均透明；各所述采集装置分别设置在所述测量水槽的至少两个壁面外侧，且各所述采集装置分别对所述测量水槽内部进行采集；
4、各所述采集装置和各所述激光装置分别与所述控制器连接；
5、其中，所述标定装置用于标定
6、各所述采集装置用于基于所述标定信息对准所述测量区域、并对焦，以进行采集；各所述激光装置用于基于所述标定信息使得各所述激光装置的出光方向对准所述测量区域；
7、所述控制器用于在各所述采集装置和各所述激光装置完成标定、且待测物体进入所述测量区域时，控制各所述激光装置向所述测量区域发射激光、并控制各所述采集装置分别采集多张具有示踪粒子的测量图像，直至所述待测物体离开所述测量区域；
8、所述控制器还用于将各所述测量图像进行拼接处理以得到所述待测物体的流场信息。
9、可选地，所述标定装置包括两个标定板；
10、各所述标定板所在平面互相垂直。
11、可选地，所述标定装置包括三个或三个以上的标定板；
12、各所述标定板之间的夹角为预设角度，且各所述标定板所在平面相交于同一直线。
13、可选地，各所述采集装置与各所述标定板一一对应，各所述采集装置中分别包括至少两个相机，各所述相机分别与所述控制器连接；
14、其中，所述采集装置中的各所述相机分别在不同角度对准与所述采集装置对应的标定板，且通过调整各所述相机的焦距以使得各所述采集装置对焦，以完成标定；
15、各所述相机还用于在所述控制器的控制下按照预设帧率同步拍摄所述测量区域，以得到各所述测量图像；所述预设帧率与所述待测物体的移动速度和/或转速正相关。
16、可选地，所述采集装置中任意两个对应的相机相对于预设平面对称；
17、所述预设平面垂直于所述标定板所在平面，且所述标定板的几何中心位于所述预设平面上。
18、可选地，所述激光装置的数量与所述标定板的数量相同，所述激光装置至少包括激光器、导光臂、片光源；
19、所述激光器与所述控制器连接；
20、其中，所述激光器用于在所述控制器的控制下按照预设时间间隔向所述导光臂的一端发射激光，所述预设时间间隔与所述待测物体的移动速度和/或转速负相关；
21、所述导光臂用于将所述激光传输至所述片光源；
22、所述片光源用于将所述激光转换为扇形光片，并将所述扇形光片投射到目标平面，所述目标平面为所述激光器对应的标定板所在平面，以完成标定。
23、可选地，所述系统还包括：移动控制装置；
24、所述移动控制装置与所述控制器连接；
25、其中，所述移动控制装置用于安装固定所述待测物体，并且在所述控制器的控制下，匀速带动所述待测物体通过所述测量区域。
26、第二方面，本申请实施例还提供了一种水下流场信息测量方法，应用于上述第一方面提供的任一水下流场信息测量系统；所述方法包括：
27、控制采集装置对准标定装置，并调节所述采集装置的焦距，以标定所述采集装置；
28、控制激光装置发射激光，并通过调整所述激光装置的出光方向使得所述激光射向所述测量水槽内的测量区域，以标定所述激光装置；
29、控制待测物体匀速向所述测量区域移动；
30、在所述待测物体进入所述测量区域时，控制所述激光装置向所述测量区域发射激光、并控制所述采集装置采集多张不同角度的且具有示踪粒子的测量图像，直至所述待测物体离开所述测量区域；
31、将各所述测量图像进行拼接处理以得到所述待测物体的流场信息。
32、可选地，所述控制所述激光装置向所述测量区域发射激光、并控制所述采集装置采集多张不同角度的测量图像，包括：
33、控制所述激光装置按照预设时间间隔发射激光，并将所述激光转换为扇形光片投射至目标平面；
34、控制所述采集装置按照预设帧率拍摄所述测量区域，以得到各所述测量图像，所述预设帧率与所述预设时间间隔对应。
35、可选地，所述控制待测物体匀速向所述测量区域移动之前，所述方法还包括：
36、将所述标定装置移出所述测量区域，并在所述测量区域布撒示踪粒子。
37、本申请实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
38、本申请提供的一种水下流场信息测量系统，通过在该水下流场信息测量系统中设置测量水槽、多个采集装置、标定装置、多个激光装置、控制器。具体地，由于该标定装置用于标定该测量水槽内的测量区域的位置。那么就可以通过该标定装置提供的标定信息对各采集装置和各激光装置进行标定，以使得各采集装置的采集范围能对准或覆盖该测量区域，并且使得各采集装置能对焦至该标定装置，进而确保各采集装置在该控制器的控制下能准确、清晰地拍摄到该测量区域的图像。并使得各激光装置的出光方向能对准该测量区域，以确保在各采集装置采集该测量图像时，各激光装置在该控制器的控制下能可靠地照亮该测量区域。
39、进而，通过该控制器对各测量图像进行拼接处理，就可以将同一时刻拍摄到的不同测量图像拼接成一张大视野图像，并且该大视野图像可以同时展示出各采集装置的采集范围。这样，就能得到该待测物体在不同角度的流场信息。
40、如此，可以适配不同尺寸的被测物体，进而达到提升测量数据的完善性和准确性的效果。
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1.一种水下流场信息测量系统，其特征在于，所述系统包括：测量水槽、多个采集装置、标定装置、多个激光装置、控制器；
2.根据权利要求1所述的水下流场信息测量系统，其特征在于，所述标定装置包括两个标定板；
3.根据权利要求1所述的水下流场信息测量系统，其特征在于，所述标定装置包括三个或三个以上的标定板；
4.根据权利要求2或3所述的水下流场信息测量系统，其特征在于，各所述采集装置与各所述标定板一一对应，各所述采集装置中分别包括至少两个相机，各所述相机分别与所述控制器连接；
5.根据权利要求4所述的水下流场信息测量系统，其特征在于，所述采集装置中任意两个对应的相机相对于预设平面对称；
6.根据权利要求2或3所述的水下流场信息测量系统，其特征在于，所述激光装置的数量与所述标定板的数量相同，所述激光装置至少包括激光器、导光臂、片光源；
7.根据权利要求1所述的水下流场信息测量系统，其特征在于，所述系统还包括：移动控制装置；
8.一种水下流场信息测量方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的水下流场信
9.根据权利要求8所述的水下流场信息测量方法，其特征在于，所述控制所述激光装置向所述测量区域发射激光、并控制所述采集装置采集多张不同角度的测量图像，包括：
10.根据权利要求8所述的水下流场信息测量方法，其特征在于，所述控制待测物体匀速向所述测量区域移动之前，所述方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种水下流场信息测量系统，其特征在于，所述系统包括：测量水槽、多个采集装置、标定装置、多个激光装置、控制器；
2.根据权利要求1所述的水下流场信息测量系统，其特征在于，所述标定装置包括两个标定板；
3.根据权利要求1所述的水下流场信息测量系统，其特征在于，所述标定装置包括三个或三个以上的标定板；
4.根据权利要求2或3所述的水下流场信息测量系统，其特征在于，各所述采集装置与各所述标定板一一对应，各所述采集装置中分别包括至少两个相机，各所述相机分别与所述控制器连接；
5.根据权利要求4所述的水下流场信息测量系统，其特征在于，所述采集装置中任意两个对应的相机相对于预设平面对称；
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：张上浩，王冠博，乔建毅，马丽然，李小磊，伍德民，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：
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