[发明专利]基于图像处理的可见光-红外光耦合流场测量系统

权利要求书

1.一种基于图像处理的可见光-红外光耦合流场测量系统，其特征在于，包括测试段、激光组件、成像组件与图像处理模块，所述测试段内具有带示踪粒子的流场；

所述测试段的顶部设有透光窗口，所述激光组件用于产生激光片光，所述激光片光经由所述透光窗口照亮所述测试段内的流场成像面；

所述成型组件包括第一相机与第二相机，所述第一相机与所述第二相机均聚焦于所述流场成像面：

所述测试段的一侧设有仅能通过可见光的第一滤光片，所述第一滤光片位于所述流场成像面与所述第一相机的镜头之间，以使得所述第一相机获取流场可见光图像；

所述测试段的另一侧设有仅能通过红外光的第二滤光片，所述第二滤光片位于所述流场成像面与所述第二相机的镜头之间，以使得所述第二相机获取流场红外光图像；

所述图像处理模块与所述第一相机、所述第二相机通信相连，以基于所述流场可见光图像、所述流场红外光图像完成流场信息的全测量采集，其中，所述流场可见光图像与所述流场红外光图像的获取时间同步。

2.根据权利要求1所述基于图像处理的可见光-红外光耦合流场测量系统，其特征在于，所述图像处理模块完成流场信息的全测量采集过程为：

基于所述流场可见光图像、所述流场红外光图像得到流场的速度场与温度场；

基于流场的速度场与温度场得到马赫数场：

Ma＝v/c

式中，Ma为流场的马赫数场，v为流场的速度场，c为当地音速，γ为绝热指数，R为气体常数，T为流场的温度场；

基于流场的马赫数场得到静压分布场：

式中，P为流场的静压分布场，P₀为流场中流体的总压；

基于流场的静压分布场与温度场得到密度场：

式中，ρ为流场的密度场，M为单位分子质量。

3.根据权利要求1或2所述基于图像处理的可见光-红外光耦合流场测量系统，其特征在于，所述第一滤光片为石英光学玻璃。

4.根据权利要求1或2所述基于图像处理的可见光-红外光耦合流场测量系统，其特征在于，所述第二滤光片为镀膜锗玻璃。

5.根据权利要求1或2所述基于图像处理的可见光-红外光耦合流场测量系统，其特征在于，还包括：

流体发生组件，用于产生流体；

粒子生成组件，与所述流体发生组件相连，用于对流体进行加速降压，使流体降温凝华生成微米量级或者纳米量级的冰晶示踪粒子；

所述粒子生成组件与所述测试段相连，以将带有冰晶示踪粒子的流体输入所述测试段。

6.根据权利要求5所述基于图像处理的可见光-红外光耦合流场测量系统，其特征在于，所述粒子生成组件包括超声速喷管、引射急冷段与粒子生成混合段；

所述流体发生组件包括具有高压气体的第一压力储罐，所述第一压力储罐的输出端与所述超声速喷管的收缩端相通，以将高压流体输入所述超声速喷管，使其经过加速降压后转换成超声速低温射流并经由所述超声速喷管的扩张端输出；

所述引射急冷段的输入端与所述超声速喷管的扩张端相通，且所述引射急冷段的输入端设有空气引射口，以将空气引射至引射急冷段；

所述粒子生成混合段的输入端与所述引射急冷段的输出端相通，用于混合空气与所述超声速低温射流，使得空气中的水蒸气急冷生成所述冰晶示踪粒子，所述粒子生成混合段的输出端与所述测试段的输入端相通。

7.根据权利要求5所述基于图像处理的可见光-红外光耦合流场测量系统，其特征在于，所述粒子生成组件包括超声速喷管；

所述流体发生组件包括第二压力储罐与第三压力储罐，所述第二压力储罐内具有高压的易凝华气体，所述第三压力储罐内具有高压的分散气体；

所述第二压力储罐的输出端、第三压力储罐的输出端均与所述超声速喷管的输入端相通，以使得所述易凝华气体、所述分散气体在所述超声速喷管内经过加速降压产生急冷，使得所述易凝华气体自发冷凝产生所述冰晶示踪粒子；

所述超声速喷管的输出端与所述测试段的输入端相通。

8.根据权利要求7所述基于图像处理的可见光-红外光耦合流场测量系统，其特征在于，所述易凝华气体包括但不限于CO₂、氟利昂。