[发明专利]一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置及方法

权利要求书

1.一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置，其特征在于，包括光照系统和光采集系统；所述光照系统从右到左包括紫外线灯(1)、光栅(2)和第一凸透镜(3)；所述光采集系统从右到左包括第二凸透镜(8)、紫外线带通滤波片(9)、高速像增强器(10)和高速数码相机(11)；所述光照系统和光采集系统之间设置有背景容器(6)；背景容器(6)的左右两侧开设有第一光学窗口(4)和第二光学窗口(8)。

2.根据权利要求1所述的一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置，其特征在于，所述紫外线灯(1)可产生紫外线，光栅(2)置于第一凸透镜(3)的焦距位置。

3.根据权利要求1所述的一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置，其特征在于，所述高速像增强器(10)的前面放置一个与入射紫外光波长对应的带通滤波片(9)。

4.根据权利要求1所述的一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置，其特征在于，带通滤波片(9)放置于凸透镜(8)的焦距位置。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置，其特征在于，目标燃油内混入对紫外线光具有高吸收特性的燃油组分。

6.根据权利要求1至4任一项所述的基于一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：对目标测试燃油混合一定比例的对紫外光具有强吸收特性的燃油组分；

步骤二：用一个紫外线灯(1)和一个光栅(2)创建一个连续的紫外线点光源；将光栅(2)放置在凸透镜(3)焦距处，创造一束平行的紫外线光；

步骤三：在触发喷油器喷油信号同时触发高速数码相机(11)和高速增强器(10)开始记录图像；当平行的紫外线光穿过油气混合物时，喷雾气相会对紫外线光吸收，穿透过紫外线光以及背景光会被凸透镜聚集到加载紫外线滤波片(9)和高速增强器(10)的高速数码相机中(11)；

步骤四：用Matlab软件对步骤三中得到的图像进行处理设定边界值，得到喷雾气相的轮廓曲线。

7.根据权利要求6所述的基于一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置的方法，其特征在于，步骤四中，利用Beer-lambert原理，通过喷雾前光强和喷雾后光强的比值计算喷雾的光学厚度KL值；获得图像中，有喷雾气相部分会存在KL值，且光学路径越宽KL值越高，没有喷雾部分KL值趋近于零，可以对KL设定临界值很好的区分喷雾区域和环境气体区域；此临界值可以设定为未产生喷雾图像中，由背景噪声产生最大KL值的两倍。