[发明专利]一种基于太赫兹高速回波效应的流体流速测量方法

权利要求书

1.一种基于太赫兹高速回波效应的流体流速测量方法，其特征在于，所述方法包括：

对采用基于太赫兹高速回波效应的流体流速测量方法的流体流速检测装置进行定位，使所述流体流速检测装置正对目标流体，且对采用基于太赫兹高速回波效应的流体流速测量方法的流体流速检测装置进行定位，使所述流体流速检测装置正对目标流体包括：

对采用基于太赫兹高速回波效应的流体流速测量方法的流体流速检测装置中相机采集的流体图像进行图像处理，获得流体边缘图像，且对采用基于太赫兹高速回波效应的流体流速测量方法的流体流速检测装置中相机采集的流体图像进行图像处理，获得流体边缘图像包括：

获取采用基于太赫兹高速回波效应的流体流速测量方法的流体流速检测装置中相机采集的流体图像；

采用灰度化算法对所述流体图像进行图像处理，获取流体灰度图像，且所述灰度化算法采用的计算公式具体为：

G(x,y)＝0.299*R(x,y)+0.578*G(x,y)+0.114*B(x,y)，

其中，G(x,y)为流体灰度图像的灰度值，R(x,y)、G(x,y)和B(x,y)分别代表流体图像的R通道、G通道和B通道的颜色值；

采用Sobel算子，提取所述流体灰度图像的流体边缘图像；

使用重心法计算所述流体边缘图像的重心；

将所述流体边缘图像的重心与相机图像的重心作差，获取图像偏差矢量，且将所述流体边缘图像的重心与相机图像的重心作差，获取图像偏差矢量的计算公式具体为：

P_diff＝P_x,y-P_图，

其中，P_diff代表图像偏差矢量，P_x,y代表流体边缘图像的重心，P_图代表相机图像的重心，且P表示流体边缘像素点，N表示流体边缘图像区域内的像素个数，A表示原始图像，S表示原图像像素点集；

根据所述图像偏差矢量，采用PID控制算法控制伺服云台，使得所述流体流速检测装置正对目标流体；

生成源信号与参考信号，具体为采用QCL发射源生成源信号与参考信号；

检测所述源信号经流体反射的太赫兹回波，具体为采用QWP回波探测器检测所述源信号经流体反射的太赫兹回波；

根据所述太赫兹回波和参考信号，获取时域谱亮度偏差值，其中根据所述太赫兹回波和参考信号，获取时域谱亮度偏差值包括：

对所述太赫兹回波进行放大，并根据放大后的太赫兹回波，获得太赫兹回波的时域谱亮度；

根据参考信号，获得参考信号时域谱亮度；

根据所述太赫兹回波的时域谱亮度与参考信号时域谱亮度的偏差，获取时域谱亮度偏差值；

根据不同的流速对应的时域谱亮度偏差值不同，建立时域谱亮度偏差-流速关系模型，且根据不同的流速对应的时域谱亮度偏差值不同，建立时域谱亮度偏差-流速关系模型包括：

采用Akima样条插值法，对输入数据和输出数据进行拟合，从而建立时域谱亮度偏差-流速关系模型，其中所述输入数据为标定的回波的时域谱亮度偏差值，所述输出数据为与所述时域谱亮度偏差值对应的目标流体的流速值，且采用Akima样条插值法获取输出值的计算公式为：

ζ(x)＝P₀+P₁(x-x_k)+P₂(x-x_k)²+P₃(x-x_k)³，

其中x_kxx_k+1，k∈(1,2,…,n)，且

其中t_k，t_k+1分别为x_k，x_k+1处的斜率，即

根据所述时域谱亮度偏差-流速关系模型和待测流体对应的时域谱亮度偏差值，获得流体流速。