[发明专利]一种三维跨界面测量系统

说明书

本发明提供一种三维跨界面测量系统，包括信号发生器、圆形轨道、透明缸套、支架以及两个以上的成像结构件，其中，所述成像结构件包括相机与多个镜头组件；本发明通过在光学信号发生器外部布置透明缸套实现光学信号，如火焰信号的跨界面传播，在圆形轨道上布置多个镜头组件，将光学信号从镜头组件传播到相机，从而获得光学信号在不同观测方向的二维投影；因此，本发明通过透明缸套来代替光学发动机的透明视窗，对内部光学信号起到折射作用，可以模拟光学信号在光学发动机内时的光路传播路径，进而能够模拟光学发动机内部信号在向外传递过程中在经过透明视窗内外壁时的折射情况，为解决跨界面测量问题提供了实验方法。

技术领域

本发明属于光学测量领域，尤其涉及一种三维跨界面测量系统。

背景技术

随着高速相机、激光、数值算法的飞速发展，具有时空分辨能力的三维光学诊断成为了可能。

当前，光学测量技术被广泛应用于流动及燃烧领域。目前普遍采用的研究方法如层析PIV法、激光诱导荧光法、相位多普勒法等都离不开成像传感器对研究区域的信号采集，但是目前的研究基本都是针对开放区域的研究，但实际情况下，一些燃烧过程是在受限空间下发生的，例如内燃机的喷雾和燃烧过程发生在气缸内部，普通传感器难以深入其内部。为了实现对受限空间内目标的测量，需要将装置的某些部分由透明材料制成，例如使用由石英玻璃制成的缸套，将其用作光学入口。在该条件下，由于石英玻璃的存在，光线在玻璃内外壁表面会产生连续折射，导致投影失真，给分析缸内的流动或燃烧现象带来了巨大挑战。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种三维跨界面测量系统，能够对透明材料内部的光学信号进行跨界面测量，为进一步的光路修正提供实验数据，有助于后期对内部光学信号的进一步研究。

一种三维跨界面测量系统，包括信号发生器1、圆形轨道3、透明缸套7、支架8以及两个以上的成像结构件，其中，所述成像结构件包括相机6与多个镜头组件4；

所述透明缸套7放置于圆形轨道3内，且两者共轴；所述信号发生器1位于透明缸套7的内部，同时所述支架8用于托起透明缸套7，使得信号发生器1的信号出射口与透明缸套7的下表面平齐；

各镜头组件4布置于圆形轨道3上，用于从不同角度方向上接收信号发生器1发出的、且经过透明缸套7折射的光学信号；各相机6按照各自对应的设定投影关系，获取由同属一个成像结构件的各镜头组件4传输过来的光学信号在不同观测角度方向的二维投影，实现三维跨界面测量，其中，所述设定投影关系由透明缸套7所围空间中各点在相机6的成像平面上的投影位置构成。

进一步地，所述信号发生器1为燃烧器，且所述光学信号为燃烧器喷射出的火焰信号，所述透明缸套7的尺寸参数与工业柴油内燃机气缸的尺寸参数相同。

进一步地，一种三维跨界面测量系统，还包括燃料控制系统2；

所述燃烧室的燃料进口通过一根至少一米长的管道与燃料控制系统2连接；所述燃料控制系统2用于改变预混燃料的组分、不同组分之间的比例以及燃料流量的大小，以此获取不同形状、不同湍流度的火焰信号。

进一步地，一种三维跨界面测量系统，还包括标定板9；

所述标定板9竖直放置于透明缸套7内部，并与透明缸套7的子午面重合；同时，所述标定板9还位于信号发生器1的正上方，且信号发生器1的信号出射口中轴线位于标定板9的所在平面上；

所述标定板9用于确定各镜头组件4相对于信号发生器1的信号出射口的角度是否为期望角度。

进一步地，一种三维跨界面测量系统，还包括十字滑轨；

所述信号发生器1的底部与十字滑轨形成滑动配合，同时，所述十字滑轨用于调节信号发生器1所发出的光学信号在透明缸套7所围空间中的位置。