[发明专利]一种测量艾烟浓度及空气折射率梯度的装置及方法

权利要求书

1.一种测量艾烟浓度及空气折射率梯度的装置，其特征在于：包括呈直线型依次设置的LED灯、有机玻璃罩、刀口和微单反相机，所述LED灯、所述刀口和所述微单反相机的高度相匹配，所述有机玻璃罩靠近所述LED灯的侧面上设置第一凸透镜，所述第一凸透镜的焦点与所述LED灯相对设置，所述有机玻璃罩上还设置第二凸透镜，所述第二凸透镜与所述第一凸透镜相对设置，所述有机玻璃罩的内腔为密封结构，所述有机玻璃罩内还设置蜡烛和艾条，所述有机玻璃罩的内侧壁上还设置二氧化碳浓度检测仪和温度压强传感器，所述温度压强传感器与单片机相连，所述单片机还连接有计算机。

2.根据权利要求1所述的测量艾烟浓度及空气折射率梯度的装置，其特征在于：所述LED灯、所述刀口和所述微单反相机的底部均设置底托，所述LED灯、所述刀口和所述微单反相机均与所述底托可拆卸连接，所述底托的高度能够调节。

3.根据权利要求1所述的测量艾烟浓度及空气折射率梯度的装置，其特征在于：所述有机玻璃罩为分体式长方体结构，所述有机玻璃罩包括壳体和上盖，所述壳体和所述上盖通过合页相连，所述合页相对的一侧设置锁扣，所述壳体和所述上盖之间还设置密封压条。

4.根据权利要求3所述的测量艾烟浓度及空气折射率梯度的装置，其特征在于：所述蜡烛设置于所述壳体的底部。

5.根据权利要求4所述的测量艾烟浓度及空气折射率梯度的装置，其特征在于：所述蜡烛位于所述第一凸透镜的焦点和所述第二凸透镜的焦点的连线上，所述艾条位于所述第一凸透镜的焦点和所述第二凸透镜的焦点的连线的一侧。

6.根据权利要求5所述的测量艾烟浓度及空气折射率梯度的装置，其特征在于：所述壳体上还设置开孔，所述开孔处设置孔盖，所述孔盖与所述壳体铰接，所述孔盖与所述开孔之间设置密封压条。

7.根据权利要求6所述的测量艾烟浓度及空气折射率梯度的装置，其特征在于：所述有机玻璃罩的底部靠近所述开孔处设置托盘，所述托盘由耐高温材质制成，所述艾条设置于所述托盘内。

8.根据权利要求1所述的测量艾烟浓度及空气折射率梯度的装置，其特征在于：所述单片机通过无线收发装置与所述计算机相连。

9.一种测量艾烟浓度及空气折射率梯度的方法，利用权利要求1-8任一项所述的测量艾烟浓度及空气折射率梯度的装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、点燃蜡烛，开始计时，每隔25秒记录二氧化碳浓度检测仪及单片机的示数，保存微单相机内相对应的纹影图像，依次采集5组数据；

步骤二、点燃蜡烛的同时将艾条点燃，开始计时，每隔25秒记录二氧化碳浓度检测仪及单片机的示数，保存微单相机内相对应的纹影图像，依次采集5组数据；

步骤三、将采集好的纹影图像用MATLAB进行图像处理，将得到的数据进行对比，得到不同二氧化碳浓度环境下，纹影图像的变化趋势，通过下列公式：

(n-1)_x＝(n-1)_N·[1+0·5327·(x-0.04％)]

x表示二氧化碳浓度改变量，(n-1)_N表示二氧化碳浓度改变量为x时的空气折射率尾数，n表示空气折射率；计算得到不同二氧化碳浓度环境下的空气折射率，建立在相应的温度、压强环境下，不同二氧化碳浓度与空气折射率关系表，则可将艾烟浓度及空气折射率梯度通过纹影图像及数据处理关系表可视化。