[发明专利]一种同时测量液体浓度和液体运动二维分布的方法及系统

说明书

本申请涉及一种同时测量液体浓度和液体运动二维分布的方法，所述方法包括：生成至少两个可以汇聚形成有效测量区域平行的平面光束，所述有效测量区域包括若干的子区域；分别获取光源发出且通过所述子区域的入射光强和出射光强，并根据所述入射光强和出射光强确定所述子区域内的液体表面积，将各个体素内的液体表面积浓度重构后形成第一液体表面浓度二维分布和第二液体表面浓度二维分布；互相关所述第一液体表面浓度二维分布和第二液体表面浓度二维分布形成液体运动二维分布。本申请能够实现喷雾下方某截面液相二维速度测量，且为真正的瞬态测量，还可可实时显示液体浓度变化趋势，拓展了流量测量功能，最终实现了液体的浓度和速度的同时测量。

技术领域

本申请属于成像技术领域，特别涉及一种同时测量液体浓度和液体 运动二维分布的方法及系统。

背景技术

航空发动机中具有多个喷嘴，在设计及试验阶段需要对喷嘴喷出的 液体(燃油)的浓度及运动进行分布测量。采用传统的SetScan技术，仅 能同时测量平面索特平均直径(Sauter mean diameter，SMD)和粒径表面 积浓度二维分布，而不能测量垂直喷雾轴向平面的二维运动速度分布， 且时间分辨率较低，不具备跨帧记录图像的功能。

发明内容

本申请的目的是提供了一种同时测量液体浓度和液体运动二维分布 的方法及系统，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

在一方面，本申请提供的技术方案是：一种同时测量液体浓度和液 体运动二维分布的方法，所述方法包括：

生成至少两个平行的平面光束，并使所述平面光束汇聚形成有效测 量区域，所述有效测量区域垂直于液体流向，所述有效测量区域包括若 干的子区域，其中，每个平面光束至少包括两个按预定时间间隔发送的 光源汇聚而成；

获取至少包括一个所述光源发出且通过所述子区域的入射光强和出 射光强，并根据所述入射光强和出射光强确定所述子区域内的液体表面 积，将各个体素内的液体表面积浓度重构后形成第一液体表面浓度二维 分布；

以及获取至少包括另外一个所述光源发出且通过所述子区域的入射 光强和出射光强，并根据所述入射光强和出射光强确定所述子区域内的 液体表面积，将各个体素内的液体表面积浓度重构后形成第二液体表面 浓度二维分布；

互相关所述第一液体表面浓度二维分布和第二液体表面浓度二维分 布形成液体运动二维分布。

在本申请的方法一实施方式中，每个平面光束包括至少两个光源， 至少一个光源通过折射与另一光源汇聚后再进行散射，以形成平面光束。

在本申请的方法一实施方式中，所述至少两个光源通过协调控制以 预定时间间隔发射。

在本申请的方法一实施方式中，所述光源为脉冲激光。

在本申请的方法一实施方式中，所述入射光强和出射光强确定所述 子区域内的液体表面积，通过如下关系确定：

I_λe＝I_λ0 exp(-β_λΔ)

式中，I_λe为出设光强，I_λ0为入射光强，β_λ为衰减系数，且与液体的 表面积有关，Δ为光所走的路程。

在另一方面，本申请提供的技术方案是：一种同时测量液体浓度和 液体运动二维分布的系统，所述系统包括：

至少两个平面光束形成装置，用于生成至少两个平行的平面光束， 并使所述平面光束汇聚形成有效测量区域，所述有效测量区域垂直于液 体流向，所述有效测量区域包括若干的子区域，其中，每个平面光束至 少包括两个按预定时间间隔发送的光源汇聚而成；