[发明专利]基于粒子图像测速的加速度测量装置

权利要求书

1.一种基于粒子图像测速的加速度测量装置，其特征在于，包括：

至少两台CCD相机，所述两台CCD相机的镜面的法线重合，用于获取示踪粒子的图像，所述两台CCD相机包括第一CCD相机和第二CCD相机；

限位装置，用于限定所述第一CCD相机和所述第二CCD相机位于一条直线上，且所述第一CCD相机和所述第二CCD相机的镜面的法线重合；

示踪粒子发生器，用于沿着所述CCD相机镜面法线垂直的方向上发射示踪粒子；

四脉冲激光器，用于沿着垂直于所述粒子流向的方向上依次发射四个脉冲激光束，以照亮所述示踪粒子；

控制装置，分别与所述CCD相机与所述四脉冲激光器连接，用于同步控制所述CCD相机和所述四脉冲激光器，使得CCD相机获取不同脉冲激光照射下的示踪粒子图像，并基于所述示踪粒子图像获取粒子的速度与加速度。

2.根据权利要求1所述的基于粒子图像测速的加速度测量装置，其特征在于，还包括：

偏振装置，用于使所述四脉冲激光器的出射光合成一束或两束。

3.根据权利要求2所述的基于粒子图像测速的加速度测量装置，其特征在于，所述偏振装置还包括：

至少四个内部偏振镜，分别设置于所述四脉冲激光器上，用于起偏；

至少一个外部偏振镜，设置于所述四脉冲激光器的外侧，用于将所述四脉冲激光器的发射光合成一束光，且用于检偏；及

至少两个分光偏振镜，用于将所述一束光分成分别进入两个CCD相机的两束光。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于粒子图像测速的加速度测量装置，其特征在于，基于所述示踪粒子图像，采用互相关算法获取粒子速度，基于所述粒子速度获取粒子加速度。

5.根据权利要求4所述的基于粒子图像测速的加速度测量装置，其特征在于，所述CCD相机为双曝光CCD相机，用于依次连续曝光两幅图像。

6.根据权利要求5所述的基于粒子图像测速的加速度测量装置，其特征在于：

基于一台双曝光CCD相机从T0时刻开始获取两幅图像，利用互相关算法获取粒子速度v1；

基于另一台双曝光CCD相机从T0+Δt时刻开始获取两幅图像，利用互相关算法获取粒子速度v2；

获取的粒子加速度a为：

7.根据权利要求1-3中任一项所述的基于粒子图像测速的加速度测量装置，其特征在于，所述四脉冲激光器发射激光的脉冲宽度为6ns-10ns。

8.根据权利要求6所述的基于粒子图像测速的加速度测量装置，其特征在于，所述双曝光CCD相机的第一幅图像的曝光时间为2us-1ms，所述双曝光CCD相机的第二幅图像的曝光时间为30ms。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的基于粒子图像测速的加速度测量装置，其特征在于，所述四脉冲激光器发射激光的脉冲宽度小于CCD相机的任一图像的曝光时间，所述CCD相机在暗室中进行曝光拍摄，或在所述CCD相机镜面的上方设置滤镜，所述滤镜用于滤出除了脉冲激光以外波段的环境光。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的基于粒子图像测速的加速度测量装置，其特征在于，所述控制装置包括至少一台同步控制器，分别与所述CCD相机和所述四脉冲激光器连接，用于控制所述四脉冲激光器每次发出的四个激光脉冲照射到示踪粒子被所述CCD相机拍摄，以获取不同脉冲激光照射下的示踪粒子图像，并基于所述示踪粒子图像获取粒子的速度与加速度。