【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及强流粒子束诊断领域，具体涉及一种基于一维碳纤维复合材料(carbon fiber composite，cfc)的强流粒子束束散角测量方法。
技术介绍
1、束散角是中性束的束关键参数之一，亟需采用合适的强流粒子束束散角测量方法。强流粒子束诊断方法包括利用红外相机拍摄一系列束流轰击在诊断靶前后的红外图像，对红外图像进行处理计算能够获得束散角。由于强流粒子束轰击产生的温度很高且脉冲时间较短，需要获得诊断靶正面即时的束流分布，相比现有传统的传热各向同性的金属材料诊断靶，其无法满足束流光学的精确分析，因此诊断靶需要具备耐高温、高度各向异性传热特性。由于红外相机架设角度问题，无法获得正视的红外图像，需要对图像进行透视畸变校正，并实现对一系列校正后的图像进行数据处理，计算束散角。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，并提供满足要求的诊断精度。本专利技术解决了红外图像畸变校正的问题，并且通过数据处理，实现了对多帧图片同时进行数据处理，从数据采集、数据前处理、数据分析提供了一套完整且有效的方法，为束散角的精确分析奠定了基础。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，包括如下步骤：
4、步骤1、按测量要求通过设定红外相机的参数采集所需时刻的红外图像；
5、步骤2、获取强流粒子束的束流轰击前后的红外图
6、步骤3、将包含所述温度数据的csv格式的温度数据文件转化为rbg图片格式；
7、步骤4、根据一维cfc诊断靶与红外相机安装的几何位置，对步骤1采集的红外图像进行透视畸变校正，获得校正后的图片；
8、步骤5、将步骤4中的校正后的图片转换为csv格式的温度数据文件，以方便作数据分析与处理；
9、步骤6、对不同时刻的温度数据与初始时刻的温度数据进行作差并形成新的csv格式的温度数据文件；
10、步骤7、对步骤6获得的新的csv格式的温度数据文件进行处理，选取分析的行和列作为被检索区域，检索被检索区域内的温度最大值并进行归一化高斯拟合，获得拟合后的高斯曲线；
11、步骤8、计算拟合后的高斯曲线1/e高度处的宽度，e为自然常数，并计算束散角。
12、进一步地，所述一维cfc诊断靶的垂直方向热导率大于平面方向热导率的20倍，真空环境下在强流粒子束的束流轰击达到2000摄氏度时，所述一维cfc诊断靶的物理性能和化学性能保持稳定，所述一维cfc诊断靶的背面的温度分布反映强流粒子束的束流的功率密度分布。
13、进一步地，所述步骤1中，通过设置红外相机采集的时刻、帧频及采集帧数，采集强流粒子束的束流轰击所述一维cfc诊断靶前后的一系列红外图像。
14、进一步地，所述步骤2包括：获取rgb图片格式的强流粒子束的束流轰击所述一维cfc诊断靶前后的红外图像，包括：强流粒子束的束流从加速器引出并轰击在一维cfc诊断靶的表面，红外相机在一维cfc诊断靶的侧后方以某一夹角拍摄得到红外图像及csv格式的温度数据文件，csv格式的温度数据文件中的温度数据与一维cfc诊断靶上的温度值一一对应，将包含温度数据的csv格式的温度数据文件转化为rbg图片格式。
15、进一步地，所述步骤3包括：将rgb图片格式的图像进行灰度化处理，将rgb三通道每个分量的值转化为像素的灰度值。
16、进一步地，所述步骤4包括：根据透视关系计算单应性矩阵后，将包含温度数据的csv格式的温度数据文件转化的原始图像经过透视变换处理得到校正后的图片。
17、进一步地，所述步骤5包括：从步骤2中红外相机采集的csv格式的温度数据文件中提取最大值和最小值，将校正后的图片再转换为csv格式的温度数据文件。
18、进一步地，所述步骤6包括：对所述步骤5中的转换后的csv格式的温度数据文件记为f1，f2……fn，分别与强流粒子束的束流轰击前的初始时刻的且经过校正后的图片转换为的csv格式的温度数据文件f0作差,获得新的csv格式的温度数据文件f1-f0，f2-f0，……，fn-f0。
19、进一步地，取拟合曲线的1/e高度处所对应的横坐标的半宽度、纵坐标的半宽度和离子源电极靶板孔的半径r，结合一维cfc诊断靶到离子源电极的距离d进行计算，获得束散角，公式如下：
20、。
21、有益效果：
22、本专利技术利用算法对一系列图像进行校正，通过数据处理程序，对多帧数据进行处理，选取校正后的图像的温度数据进行归一化处理，拟合获得高斯曲线，取拟合曲线的1/e高度处所对应的横（纵）坐标的半宽度（）和离子源电极板孔的半径r，结合离子源电极出口至诊断靶的距离d计算一系列一维cfc靶的束散角，根据获得的束剖面、束散角和束均匀度等参数，为离子源的运行参数调节和系统的安全稳定工作提供依据。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，其特征在于：所述步骤1中，通过设置红外相机采集的时刻、帧频及采集帧数，采集强流粒子束的束流轰击所述一维CFC诊断靶前后的一系列红外图像。
4.根据权利要求3所述的一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，其特征在于：所述步骤2包括：获取RGB图片格式的强流粒子束的束流轰击所述一维CFC诊断靶前后的红外图像，包括：强流粒子束的束流从加速器引出并轰击在一维CFC诊断靶的表面，红外相机在一维CFC诊断靶的侧后方以某一夹角拍摄得到红外图像及csv格式的温度数据文件，csv格式的温度数据文件中的温度数据与一维CFC诊断靶上的温度值一一对应，将包含温度数据的csv格式的温度数据文件转化为RBG图片格式。
5.根据权利要求4所述的一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，
6.根据权利要求5所述的一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，其特征在于：所述步骤4包括：根据透视关系计算单应性矩阵后，将包含温度数据的csv格式的温度数据文件转化的原始图像经过透视变换处理得到校正后的图片。
7.根据权利要求6所述的一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，其特征在于：所述步骤5包括：从步骤2中红外相机采集的csv格式的温度数据文件中提取最大值和最小值，将校正后的图片再转换为csv格式的温度数据文件。
8.根据权利要求7所述的一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，其特征在于：所述步骤6包括：对所述步骤5中的转换后的csv格式的温度数据文件记为F1，F2……Fn，分别与强流粒子束的束流轰击前的初始时刻的且经过校正后的图片转换为的csv格式的温度数据文件F0作差,获得新的csv格式的温度数据文件F1-F0，F2-F0，……，Fn-F0。
9.根据权利要求8所述的一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，其特征在于：取拟合曲线的1/e高度处所对应的横坐标的半宽度、纵坐标的半宽度和离子源电极靶板孔的半径r，结合一维CFC诊断靶到离子源电极的距离D进行计算，获得束散角，公式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，其特征在于：所述步骤1中，通过设置红外相机采集的时刻、帧频及采集帧数，采集强流粒子束的束流轰击所述一维cfc诊断靶前后的一系列红外图像。
4.根据权利要求3所述的一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，其特征在于：所述步骤2包括：获取rgb图片格式的强流粒子束的束流轰击所述一维cfc诊断靶前后的红外图像，包括：强流粒子束的束流从加速器引出并轰击在一维cfc诊断靶的表面，红外相机在一维cfc诊断靶的侧后方以某一夹角拍摄得到红外图像及csv格式的温度数据文件，csv格式的温度数据文件中的温度数据与一维cfc诊断靶上的温度值一一对应，将包含温度数据的csv格式的温度数据文件转化为rbg图片格式。
5.根据权利要求4所述的一种基于一维碳纤维复合材料的强流粒子束束散角测量方法，其特征在于：所述步骤3包括：将rgb图片格式的图像进行灰度化处理，将rgb三通道每个分量的值转化为像素的灰度值。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：许永建，胡悦，于玲，胡纯栋，谢远来，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。