[发明专利]一种三维空间颗粒物浓度测量装置及方法

说明书

本发明提供了一种三维空间颗粒物浓度测量装置，包括平台支架，架设在空间区域内，高速相机组件与反射镜组件均活动设置在平台支架上，且通过扫描平台运动控制组件驱动，激光片光源系统发射的片光源经过反射镜组件反射后照射在空间区域的平面内，平面内的颗粒物被激光照亮后发出与入射激光波长不同的光，高速相机组件接收颗粒物发出的光信号，记录粒子在平面的位置，图像反馈至图像处理及粒子浓度场生成系统生成空间三维区域的粒子浓度信息。本发明能够有效、便捷、合理准确地获取三维空间颗粒物浓度分布及颗粒物在空间的扩散规律，有助于指导列车车厢等场所的空气净化消毒，避免人群密度较大的场所空气流动相对较慢、室内颗粒物带来的风险。

技术领域

本发明涉及平面激光诱导荧光技术领域，特别涉及一种三维空间颗粒物浓度测量装置及方法。

背景技术

平面激光诱导荧光(Planar Laser Induced Fluorescence，PLIF)是一种广泛应用于流体中标量场测量的光学探测技术，其原理是通过激光激发流体中某些组分发出荧光，通过探测荧光强度的分布获取待测范围内的特征标量场(浓度场、温度场或酸碱度场)。

目前该技术已经比较成熟地应用于水体中颗粒浓度场的测量和研究，但很少有将其应用低流速下空间颗粒物浓度场地测量的相关资料。目前研究表明，在人群密度较大的场所(比如，商场、地铁站、高铁、飞机)空气流动相对较慢，室内颗粒不仅影响空气质量，还具有携带传染病毒的风险。大型三维空间颗粒浓度检测有助于快速净化或沉降空间漂浮的颗粒物，但是传统的单点式的浓度测试手段无法准确测量空间粒子浓度分布情况。

发明内容

本发明的目的是为了解决较大型空间颗粒物浓度场检测问题，根据现有相关理论和技术路线提出了一种适用于高速列车的、三维空间颗粒物浓度测量装置及方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种三维空间颗粒物浓度测量装置，包括平台支架、扫描平台运动控制组件、高速相机组件、反射镜组件、激光片光源系统、图像处理及粒子浓度场生成系统，所述平台支架架设在空间区域内，所述扫描平台运动控制组件布设在所述平台支架上，所述高速相机组件与所述反射镜组件均活动设置在所述平台支架上，且通过所述扫描平台运动控制组件驱动，所述激光片光源系统发射的片光源经过所述反射镜组件反射后照射在空间区域的平面内，平面内的颗粒物被激光照亮后发出与入射激光波长不同的光，所述高速相机组件接收颗粒物发出的光信号，记录粒子在平面的位置，所述高速相机组件与图像处理及粒子浓度场生成系统电连接，将图像反馈至所述图像处理及粒子浓度场生成系统，所述图像处理及粒子浓度场生成系统用于生成空间三维区域的粒子浓度信息。

进一步地，所述平台支架上布设有滑轨安装座，所述滑轨安装座之间布设有滑轨，所述滑轨上滑动连接有多个滑块，所述高速相机组件、所述反射镜组件均通过对应的所述滑块与所述滑轨滑动连接。

进一步地，所述扫描平台运动控制组件包括电机，所述电机的输出端与转向器连接，所述转向器的输出轴带动主动齿轮转动，所述主动齿轮与齿形传送带传动连接，所述齿形传动带的另一端布设从动齿轮，所述齿形传动带能够在所述主动齿轮与所述从动齿轮之间往复运动。

进一步地，所述高速相机组件包括相机支架安装座，所述相机支架安装座上布设有相机固定支架，所述相机固定支架与高速相机连接。

进一步地，所述相机支架安装座上还布设有相机角度调节支架，所述相机角度调节支架用于调节高速相机的拍摄角度。

进一步地，所述反射镜支架安装座上布设有反射镜固定支架，所述反射镜固定支架与反射镜安装座固定连接，所述反射镜安装座用于安装反射镜，所述反射镜与所述激光片光源系统发射的片光源适配。

进一步地，所述相机支架安装座与所述反射镜支架安装座之间通过连接板连接，以保持同步运动。

进一步地，所述激光片光源系统水平布置，所述反射镜与水平面呈45度角布置，以使反射出的片光源平面为竖直面。