[发明专利]一种折叠式纹影装置及基于其的气体温度场可视化方法

权利要求书

1.一种折叠式纹影装置，其特征在于，包括光源（1）及在光源（1）后方依次设置的分束镜（2）、凸透镜（3）及平面反射镜（4）；凸透镜（3）及平面反射镜（4）之间用于设置测试区（7）；经平面反射镜（4）的反射光经凸透镜（3）后被分束镜（2）转换光路，且在分束镜（2）转换光的路径上设有用于切割光束的刀口（5）；还包括对从刀口（5）出射的光进行成像的成像装置（6）。

2.根据权利要求1所述的一种折叠式纹影装置，其特征在于，还包括用于调节光源（1）、分束镜（2）、凸透镜（3）及平面反射镜（4）位置的光学支架。

3.根据权利要求2所述的一种折叠式纹影装置，其特征在于，所述光学支架用于调节光源（1）、分束镜（2）、凸透镜（3）及平面反射镜（4）的高度、转动角度及俯仰角度。

4.根据权利要求1所述的一种折叠式纹影装置，其特征在于，光源（1）的发光点位于凸透镜（3）的焦点位置上。

5.根据权利要求1所述的一种折叠式纹影装置，其特征在于，光源（1）的发光点与分束镜（2）之间的距离为8-12㎜。

6.一种气体温度场可视化方法，其特征在于，基于权利要求1至5任一项所述的折叠式纹影装置，所述刀口（5）与测试区（7）气流方向垂直，使用该折叠式纹影装置对气柱进行成像以获取气柱的纹影灰度图，包括如下步骤：

S1.在纹影灰度图中截取薄层区域；

S2.获取所述薄层区域的纹影图像灰度数据，在薄层区域中选取灰度极大值点与灰度极小值点并计算灰度差值；

S3.控制测试区气流出风口的温度变化，并重复步骤S1至S2，以获取不同温度下的灰度差值，并建立灰度差值与温度的函数关系；

S4.基于纹影灰度图得到灰度三维图；

S5.在灰度三维图中计算各点灰度值与该灰度三维图中的灰度极小值点的灰度差值，根据步骤S3获取的灰度差值与温度的函数关系得到各点的温度数值，并得到气柱温度三维图；

S6.对气柱温度三维图进行可视化处理，以实现气体温度场的实时可视化。

7.根据权利要求6所述的一种气体温度场可视化方法，其特征在于，步骤S1中的薄层区域垂直于气柱喷射方向并紧邻气柱出风口；或/且薄层区域的宽度为5-10个像素点，薄层区域的长度为从气柱的上边缘至下边缘。

8.根据权利要求6所述的一种气体温度场可视化方法，其特征在于，步骤S2中获取所述薄层区域的纹影图像灰度数据之前，先对薄层区域进行灰度数值叠加并取邻域平均值处理，以对薄层区域平滑降噪。

9.根据权利要求6所述的一种气体温度场可视化方法，其特征在于，步骤S3中利用玻尔兹曼分布拟合建立灰度差值与温度的函数关系。

10.根据权利要求6所述的一种气体温度场可视化方法，其特征在于，步骤S4中对纹影灰度图进行取邻域平均值处理以实现图像平滑降噪；基于平滑降噪后的纹影灰度图得到灰度三维图。