[发明专利]一种基于双相机的喷雾火焰同步观测方法及系统

说明书

本发明公开一种基于双相机的喷雾火焰同步观测方法及系统，该方法包括：将所观测的喷雾火焰安置在相机组件与背景光源之间，相机组件包括第一相机与第二相机，且所观测的喷雾火焰与背景光源产生的背景光在第一相机与第二相机的视场内重叠；在第一相机与所观测的喷雾火焰之间安置仅能通过火焰光的第一滤光片；在第二相机与所观测的喷雾火焰之间安置仅能通过背景光的第二滤光片；通过同步触发第一相机与第二相机，进而获得相同时刻喷雾与火焰信息。本发明不仅实验装置更加简单，对设备的要求更低，且能可靠地实现燃烧条件下高时空分辨率的喷雾与火焰同步观测，更加有利于研究燃烧的瞬态过程。

技术领域

本发明涉及光学观测技术领域，具体是一种基于双相机的喷雾火焰同步观测方法及系统。

背景技术

同时观测喷雾与火焰有助于分析液体燃料喷雾燃烧过程，揭示喷雾燃烧机理。这对于研究燃烧的瞬态过程尤其重要。比如内燃机中燃油的脉冲喷注燃烧过程，火箭发动机连续变工况过程，以及燃气轮机、火箭发动机中的不稳定燃烧过程的研究。

目前对喷雾分布的观察主要采用三种方法，包括背景光成像，纹影，以及激光散射方法。火焰观测主要采用高速摄影、自发辐射、平面激光诱导荧光等方法。采用两个相机分别对喷雾和火焰进行同步观测是可能的实现方式。但是两个相机同步观测喷雾燃烧过程中的喷雾和火焰面临着火焰与喷雾信号强弱差距大，并且两者信号混合在一起不易分离的困难。同时，为了同时获得瞬时的喷雾和火焰图像，两个相机之间的同步十分重要。除此之外，为了获得相同的拍摄视角就还需要采用分光镜等辅助光路。总而言之，双相机组合方法成像系统复杂，对设备的要求很高。目前还未见同步获得喷雾与火焰信息的双相机方案报道。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于双相机的喷雾火焰同步观测方法及系统，其实验装置简单，对设备的要求低，且能有效可靠地实现燃烧条件下高时空分辨率的喷雾与火焰同步观测，有利于研究燃烧的瞬态过程。

为实现上述目的，本发明提供一种基于双相机的喷雾火焰同步观测方法，包括如下步骤：

将所观测的喷雾火焰安置在相机组件与背景光源之间，其中，相机组件包括第一相机与第二相机，且所观测的喷雾火焰产生的喷雾火焰与背景光源产生的背景光在第一相机与第二相机的视场内重叠；

在第一相机与所观测的喷雾火焰之间安置仅能通过火焰光的第一滤光片；在第二相机与所观测的喷雾火焰之间安置仅能通过背景光的第二滤光片；

通过第一相机获得第一图像，并基于第一图像得到火焰信息；通过第二相机获得第二图像，并基于第二图像得到喷雾信息。

在其中一个实施例中，所述第一滤光片为所观测火焰的主要波长±10nm内的带通滤光片。

在其中一个实施例中，所述背景光源发出的背景光波长与火焰光波长差的绝对值不小于50nm。

在其中一个实施例中，所述第二滤光片为仅能通过背景光波长范围内光线的带通滤光片。

为实现上述目的，本发明还提供一种基于双相机的喷雾火焰同步观测系统，包括：

第一相机，用于获取仅含火焰信息的第一图像；

第二相机，用于获取仅含喷雾信息的第二图像；

背景光源，用于产生背景光，位于第一相机、第二相机的视场内；

所观测的喷雾火焰位于背景光源与相机组件之间，同时位于第一相机、第二相机的视场内，且喷雾火焰与背景光源产生的背景光在第一相机与第二相机的视场内重叠；

控制模块，与第一相机、第二相机通信相连，用于触发第一相机和第二相机同时成像。