[发明专利]一种用于多喷孔喷雾测量的阴影成像系统

说明书

技术领域

本发明属于基于阴影法成像的可视化测量领域，具体涉及一种用于多喷孔喷雾测量的阴影成像系统。

背景技术

柴油机喷雾特性对柴油机的经济性与排放有着重要的影响，因此柴油机喷雾的研究是柴油机燃烧研究中的一个十分活跃的领域。作为传统的喷雾贯穿距和喷雾锥角等的光学测试方法，现有的阴影测试系统有反射式和透射式两种常用光路布置。在透射式光路系统中，光源、透镜、燃烧腔、高速摄影相机在同一直线上，从光源发出的光线经准直透镜后变为平行光线，穿过被测流场，再经聚焦透镜后进入高速摄影相机。在反射式光路系统中，光源、平面镜、准直反射镜、燃烧腔、聚焦反射镜、平面镜、高速摄影相机呈Z字型布置，光源发射出的光线被平面镜反射到准直反射镜，经准直反射镜后变为平行光线，穿过被测流场后传播至聚焦反射镜汇聚，汇聚后的光线经平面镜反射进入高速摄影相机。纹影法同样作为传统的喷雾光学测试方法，和阴影法在光路布置上区别不大，只有在光源后添加了狭缝，用来使之成为点光源，并且在成像屏幕前添加了刀口，用来切割光路。现有的阴影法和纹影法的测试系统中，燃烧腔带有相对的两侧可视化窗口，喷油器安在燃烧腔顶部，光源发出的光线经透镜变为平行光线后穿过被测流场，再经透镜后射入到高速摄像相机。

如荣美霞的论文《柴油喷雾与着火特性试验研究》中提出的测量喷雾着火特性的高速阴影摄影试验装置，定容燃烧弹有两面相对的可视化石英窗，喷雾器安在燃烧弹顶部，卤灯光源射出的光线经过两面反光镜反射，垂直于石英窗穿入被测流场，再经两面反光镜反射，进入高速摄影机，从而获得喷雾的阴影图像。再如罗丽的论文《酸化油生物柴油的喷雾与燃烧特性研究》中提出的研究生物柴油喷雾特性的高速纹影摄影系统，定容燃烧弹有两面可视化石英窗，喷油器安在燃烧弹顶部，光源发出的光经过反射镜和准直镜的反射变为平行光束进入被测流场，穿过流场后，再经纹影镜和反射镜的反射进入高速摄影机，从而得到喷雾的纹影图像。

但是上述测量喷雾的阴影系统和纹影系统，都是对安装在燃烧腔顶部的喷油器喷射的喷雾进行侧面观测，因此只能用于单喷孔喷雾的测量，当使用多孔喷油器喷射时，系统观测到的喷雾会出现重叠或者覆盖的现象，导致观测结果不清晰。因此，传统的阴影和纹影系统并不适用于多喷孔喷雾的观测。而在实际柴油机中采用的都是多喷孔喷油器，多喷孔喷油器形成的喷雾特性是决定柴油机性能的根本因素，所以需要多喷孔喷雾的可视化测量方法和系统为柴油喷雾特性的研究提供更为准确有效的试验手段，支撑柴油机性能优化。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的喷雾测量的阴影成像系统只能观测单孔喷雾的缺点，提出了一种测量多喷孔喷雾的阴影法成像系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于多喷孔喷雾测量的阴影成像系统，包括光源，用于输出光信号；以及沿所述光源输出光信号路径依次布置的第一平面镜、准直反射镜、半反半透镜、燃烧腔、聚焦反射镜、第二平面镜、高速摄影相机、计算机；光源发出的光线经第一平面镜反射后照射到准直反射镜，经准直反射镜后变成平行光线，光线穿过半反半透镜照射至燃烧腔内，经燃烧腔镜面处理的内壁反射后原路返回至半反半透镜，经半反半透镜反射，垂直于原方向照射至聚焦反射镜，经聚焦反射镜汇聚和第二平面镜的反射，最终进入高速摄影相机，并在计算机中存储图像文件。

所述的半反半透镜和燃烧腔沿光线传播路径位于准直镜和聚焦镜之间；用来将经准直镜反射出的平行光透过，进入被测流场，并被燃烧腔镜面处理过的内壁反射后，经半反半透镜反射，照射至聚焦镜。

所述的半反半透镜设于准直反射镜和燃烧腔、燃烧腔和聚焦反射镜之间，并与水平方向呈45°摆放，用来透过准直反射镜平行的出射光，并且将燃烧腔内壁反射出的平行光垂直于原方向反射。

所述的燃烧腔带有一面可视化窗口，其喷油器安在与可视化窗口正对的壁面的正中；燃烧腔喷油器的安装板的内壁壁面进行了镜面处理，用来将透过半反半透镜射入燃烧腔的平行光沿原路反射回半反半透镜。

本发明具有以下有益效果：

通过将多喷孔喷油器安在与可视化窗口正对的壁面上，并对燃烧腔安有喷油器的壁面内壁进行镜面处理，结合半反半透镜透光的方向选择性，将半反半透镜与水平方向呈45°摆放，从而可以对喷油器喷射的多束喷雾进行正面的观测，因此可以应用于多喷孔喷油器，达到对多喷孔喷雾进行同时观测的目的。

附图说明

图1为本发明优选实施例用于多喷孔喷雾测量的阴影成像系统的结构示意图。