[发明专利]三维流体浓度场标定装置及标定方法

权利要求书

1.一种三维流体浓度场标定方法，其特征在于，所述三维流体浓度场标定方法使用的标定装置，包括：

标定箱体，包围形成一个容纳腔；

两个第一隔板，设置于所述容纳腔内，用于将所述容纳腔沿所述标定箱体的长度或宽度方向，划分为第一层腔体、第二层腔体和第三层腔体；

至少两个第二隔板，设置于所述第二层腔体内，用于将所述第二层腔体沿垂直于所述第一层腔体、所述第二层腔体、所述第三层腔体分布方向划分为至少三个子腔体；以及

所述标定箱体开设有进液孔，所述标定箱体外的液体经所述进液孔进入所述第一层腔体、所述第二层腔体、所述第三层腔体和所述子腔体内，所述第一层腔体、所述第二层腔体、所述第三层腔体和所述子腔体用于配置预设浓度的荧光物溶液，其中所述标定箱体、所述第一隔板和所述第二隔板采用透光材料制成；

所述三维流体浓度场标定方法，包括：

安装所述标定装置并打开所述标定装置的所述进液孔直至所述标定装置的内部液面与外部液面平齐；

调整所述标定装置和探测装置的位置，以使入射的平面激光垂直于所述标定装置中所述第一层腔体、所述第二层腔体和所述第三层腔体的分布方向，并沿所述标定装置的高度方向入射所述标定装置，所述探测装置的探测平面垂直于所述第一层腔体、所述第二层腔体和所述第三层腔体的分布方向；

根据所述标定装置中各腔体荧光物溶液的预设浓度，配置所述标定装置中各腔体的荧光物溶液并搅拌均匀；

采用所述平面激光沿所述第一层腔体、所述第二层腔体和所述第三层腔体的分布方向进行扫描，并在扫描同时采用所述探测装置获取多帧扫描图像，其中所述平面激光与所述探测装置同步运动；

根据所述标定装置的多帧扫描图像，确定所述标定装置中所述第一层腔体、所述第二层腔体和所述第三层腔体的位置；

根据所述第二层腔体的扫描图像，确定所述第二层腔体中至少三个子腔体的位置；

根据至少三个所述子腔体的位置处的平均灰度值和对应的荧光物溶液的预设浓度，确定第一标定系数和第二标定系数，所述第一标定系数为荧光浓度与图像灰度的比值，所述第二标定系数为所述图像灰度的起始阈值；

根据至少三个所述子腔体中所述荧光物溶液的预设浓度最大的所述子腔体的位置处的图像灰度，确定第三标定系数，所述第三标定系数为激光沿程衰减特性；

根据所述第一层腔体的扫描图像和所述第三层腔体的扫描图像，将所述第一层腔体的扫描图像划分为多个第一区域，将所述第三层腔体的扫描图像划分为多个第二区域，所述第一区域和所述第二区域一一对应，且所述第一区域和所述第二区域的数量和位置与所述子腔体的数量和位置相同；

计算每个所述第一区域的平均灰度值和对应的所述第二区域的平均灰度值的比值，对所述第一区域的平均灰度值和所述第二区域的平均灰度值的比值进行拟合，拟合形式为，其中为所述第一区域的平均灰度值和对应的所述第二区域的平均灰度值的比值，为所述荧光物溶液的预设浓度，第四标定系数为，其中为所述第二层腔体沿所述第一层腔体、所述第二层腔体、所述第三层腔体分布方向的长度，第五标定系数为，其中为所述第一区域和所述第二区域的间距；

根据所述比值确定所述第四标定系数和所述第五标定系数，所述第四标定系数为荧光物溶液的荧光吸收特性，所述第五标定系数为水中的荧光衰减特性；

根据所述第一标定系数、所述第二标定系数、所述第三标定系数、所述第四标定系数和所述第五标定系数将测量过程中的扫描图像转化为浓度分布，以实现对三维流体浓度场进行标定。

2.根据权利要求1所述的三维流体浓度场标定方法，其特征在于，还包括：

在根据所述第二层腔体的扫描图像，确定所述第二层腔体中至少三个子腔体的位置之后，根据所述第一层腔体的扫描图像和所述第二层腔体的扫描图像，调整探测装置的姿态、移动方向和移动速度；

根据所述第一层腔体的扫描图像，对所述标定装置的多帧扫描图像进行校正。