一種燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法及裝置，利用航空煤油中的芳香族化合物在波長為266nm的紫外光激發(fā)下能夠發(fā)出紅移的熒光信號，并且設(shè)計了激光能量在霧錐中衰減引起燃油空間分布測量誤差的校正方案。其特征在于可以快速準(zhǔn)確的測量燃油霧錐中液滴的空間分布，具有不干擾流場的優(yōu)點，可以得到瞬態(tài)和時間平均結(jié)果，解決了燃油累積法只能測量平均結(jié)果的不足。本發(fā)明的燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法可以用于航空發(fā)動機或內(nèi)燃機燃油噴嘴霧錐中液滴空間分布特性的測量，對于不含熒光組分的燃油，需添加示蹤劑。
【專利說明】一種燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法及裝置，尤其涉及一種利用RP-3航空煤油中的芳香族化合物在波長為266nm的紫外光激發(fā)時發(fā)出的熒光信號用于燃油空間分布測量的光學(xué)測試及誤差校正技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)展先進的燃氣輪機燃燒室技術(shù)主要依靠良好的霧化、空氣和燃料快速并且均一的摻混，這種方式可以避免對燃燒性能、污染物排放和發(fā)動機壽命不利的條件出現(xiàn)。液滴平均粒徑、粒徑分布和燃油空間分布等霧化特性都對燃燒室的性能具有重要的影響。
[0003]為提高燃燒效率、降低污染物排放和優(yōu)化燃燒室出口溫度分布，除保證液滴足夠小使蒸發(fā)過程不是燃燒效率的決定因素外，燃燒室中燃料分布要均勻，因此霧錐燃油空間分布是霧化特性的一重要方面。人為的觀察很難發(fā)現(xiàn)霧錐的非對稱性，除非霧錐非對稱性特別嚴(yán)重。因此，對于噴嘴的設(shè)計和霧化質(zhì)量檢測需要定量的分析燃油空間分布特性。霧錐中燃油的空間分布特性一般通過徑向和周向分布不均勻度表示，其測量方法可以分為兩大類:接觸式的傳統(tǒng)測量方法和非接觸式的光學(xué)測量方法。燃油徑向分布不均勻度傳統(tǒng)的檢測方法是在噴嘴下方沿徑向等角度或等距離布置若干量筒，由量筒中的燃油高度得到燃油沿徑向的分布。燃油周向分布不均勻度傳統(tǒng)的檢測方法是將噴嘴處于中心，噴嘴霧錐的下部周向分為若干扇形區(qū)域，一般為12或16個(見圖1)，把每個扇形區(qū)域中的燃油分別收集到容器中，每個容器中燃油量的標(biāo)準(zhǔn)誤差表示燃油周向分布不均勻度。雖然傳統(tǒng)的檢測方法可以給出燃油的空間分布特性，但介入式的傳統(tǒng)方法中收集燃油容器的加工精度，對霧錐及周圍空氣流場的影響，以及燃油噴嘴的安裝精度都對周向與徑向分布均勻性有較大的影響，測量精度不高。傳統(tǒng)的徑向和周向兩次測量經(jīng)常產(chǎn)生較大的不重復(fù)性。另外，傳統(tǒng)的檢測方法只能測量一定時間區(qū)間內(nèi)的平均值，不能測量燃油的瞬態(tài)分布。非介入式激光診斷方法的出現(xiàn)，解決了介入式方法對霧錐及流場影響的問題。用于流量顯示、粒徑和燃油分布測量的激光診斷技術(shù)包括粒子圖像測速儀(PIV)、平面激光誘導(dǎo)熒光(PLIF)、相位多普勒粒子分析儀(PDPA)和平面激光散射方法(PLS)等。基于Lorenz-Mie散射理論的PLS方法已經(jīng)在霧錐空間分布特性的測量中得到應(yīng)用，但PLS方法在粒徑小于50 μ m的局部區(qū)域，散射信號的強度大于實際的燃油質(zhì)量分布，因此粒徑小于50 μ m的局部區(qū)域，PLS方法測量的燃油質(zhì)量分布偏大。PLIF方法基于燃油中添加的突光染料在一定波長的光照射時發(fā)出熒光，熒光信號的強度和粒徑的立方成正比。但PLIF方法只能用于液滴濃度比較稀疏的霧錐，在液滴濃度較大霧錐中激光強度在測試區(qū)沿光程方向成指數(shù)減弱，導(dǎo)致沿光程測試區(qū)后部激光強度很弱，因此，沿光程測試區(qū)后部熒光信號很弱，引起燃油分布測量誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，本發(fā)明采用燃油激光誘導(dǎo)熒光方法實現(xiàn)燃油噴嘴霧錐中液滴空間分布特性測量，設(shè)計了燃油分布光學(xué)測量試驗方案和圖像處理方案，并設(shè)計了激光能量在霧錐中衰減引起燃油分布測量誤差的校正方案，提高了燃油分布光學(xué)測量的速度和精度。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:一種燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法，所述燃油噴嘴噴射的燃油在其正下方形成霧錐，所述燃油中含有示蹤組分，其特征在于，所述測量方法包括，
[0006]一在所述燃油噴嘴的正下方一定距離處投射一激光片光源，所述片光源垂直于所述霧錐的中心軸，所述霧錐在片光源的空間位置處的橫截面構(gòu)成一霧錐周向測試平面，或，所述片光源平行于所述霧錐的中心軸，所述霧錐在片光源的空間位置處的截面構(gòu)成一霧錐軸向測試平面；
[0007]—當(dāng)所述片光源垂直于所述霧錐的中心軸布置時，在所述霧錐周向測試平面的側(cè)下方或側(cè)上方布置一圖像采集裝置，并與所述霧錐周向測試平面成一定角度，所述圖像采集裝置采集所述霧錐周向測試平面中的燃油分布圖像；當(dāng)所述片光源平行于所述霧錐的中心軸布置時，垂直于所述軸向測試平面布置一圖像采集裝置，采集所述霧錐軸向測試截面的真實燃油分布圖像；
[0008]一所述圖像采集裝置的鏡頭前布置一濾光片，所述濾光片用以分離散射信號和熒光信號，使所述圖像采集裝置只采集熒光信號；
[0009]一當(dāng)所述片光源垂直于所述霧錐的中心軸布置時，對燃油空間分布測量進行誤差校正，校正因激光強度在霧錐的衰減給燃油分布質(zhì)量測量所產(chǎn)生的誤差，同時校正由于所述圖像采集裝置拍攝位置引起的霧錐周向測試平面中局部光程不同所產(chǎn)生的測量誤差:完成一次測量后，保持圖像采集裝置和試驗狀態(tài)參數(shù)保持不變，將所述燃油噴嘴旋轉(zhuǎn)180°進行第二次測量，將第二次測量得到的圖像再以燃油噴嘴中心為原點旋轉(zhuǎn)180°，并與第一次測量得到的圖像合成為一張圖像；
[0010]-分析圖像，確定液滴的空間分布情況。
[0011]優(yōu)選地，所述燃油采用國產(chǎn)RP-3航空煤油為工質(zhì)，采用其它燃料為工質(zhì)時需要添加示蹤劑。
[0012]優(yōu)選地，所述圖像采集裝置為增強型CXD相機。優(yōu)選地，所述增強型CXD相機包括依次連接的紫外鏡頭、圖像增強器、CXD相機。進一步優(yōu)選地，設(shè)置時間同步控制器同時向所述圖像增強器和CCD相機發(fā)射TTL信號，控制所述圖像增強器和CCD相機的快門打開時間。
[0013]優(yōu)選地，所述激光為波長為266nm的激發(fā)光。進一步優(yōu)選地，所述片光源由YAG激光器發(fā)出的激光束通過激光導(dǎo)光臂進入片光源成型光學(xué)元件而形成，所述片光源的厚度約為 Imm0
[0014]優(yōu)選地，當(dāng)所述片光源垂直于所述霧錐的中心軸布置時，所述CCD相機采集到的所述霧錐周向測試平面中的燃油分布圖像存在幾何變形，通過圖像幾何校正得到所述霧錐周向測試平面的真實圖像。
[0015]優(yōu)選地，當(dāng)所述片光源垂直于所述霧錐的中心軸布置時，所述CXD相機與所述霧錐周向測試平面成30-60度夾角。
[0016]優(yōu)選地，當(dāng)所述片光源垂直于或平行于所述霧錐的中心軸布置時，需要進行背景校正，消除周圍環(huán)境中的可見光對燃油空間分布測量的影響。[0017]在國內(nèi)首次實現(xiàn)了 RP-3航空煤油-激光誘導(dǎo)熒光用于燃油噴嘴空間分布測量，并設(shè)計燃油分布測量誤差校正方案，提高了測量精度。利用航空煤油中的芳香族化合物在紫外光照射下，芳香族化合物躍遷到激發(fā)態(tài)，隨后衰減發(fā)出發(fā)生紅移的熒光信號。設(shè)計了光學(xué)測量試驗裝置，片光源垂直于霧錐中心軸，相機位于測試平面的測下方，結(jié)合濾光片分離散射信號和突光信號，使增強型CCD相機只米集突光信號。在不同的相機門寬下,確定了最佳的激光器激光發(fā)射和相機快門打開的時間延遲dt,使突光信號產(chǎn)生的時間段在相機的門寬時間段之內(nèi)，能保證采集到清晰的熒光信號圖像。通過幾何尺寸校正相機采集的幾何變形的霧錐橫截面圖像，得到真實的霧錐橫截面圖像。通過在霧錐兩側(cè)分別入射激光進行兩次測量，然后把第二次測量得到的圖像旋轉(zhuǎn)180°與第一次測量得到的圖像合并，消除激光能量在霧錐中衰減引起的測量誤差。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一方面，還提供了一種燃油分布光學(xué)測量的試驗裝置，包括燃油噴嘴、片光源形成裝置、圖像采集裝置，其特征在于，所述燃油噴嘴噴射的燃油在其正下方形成霧錐，所述片光源形成裝置在所述燃油噴嘴的正下方投射一片光源，所述片光源垂直于所述霧錐的中心軸，所述霧錐在片光源的空間位置處的橫截面構(gòu)成一霧錐周向測試平面，或，所述片光源平行于所述霧錐的中心軸，所述霧錐在片光源的空間位置處的截面構(gòu)成一霧錐軸向測試平面；當(dāng)所述片光源垂直于所述霧錐的中心軸布置時，在所述霧錐周向測試平面的側(cè)下方或側(cè)上方布置一圖像采集裝置，并與所述霧錐周向測試平面成一定角度；當(dāng)所述片光源平行于所述霧錐的中心軸布置時，垂直于所述軸向測試平面布置一圖像采集裝置；所述圖像采集裝置的鏡頭前布置一濾光片；所述試驗裝置還包括相互通信連接的控制裝置和時間同步控制器，所述時間同步控制器通信連接所述片光源形成裝置和圖像采集裝置。
[0019]優(yōu)選地，所述圖像采集裝置為增強型C⑶相機，包括依次連接的濾光片、紫外鏡頭、圖像增強器、C⑶相機，所述時間同步控制器同時與所述圖像增強器和C⑶相機通信連接。
[0020]所述片光源形成裝置包括依次連接的YAG激光器、激光導(dǎo)光臂、片光源成型光學(xué)元件。
[0021]所述控制裝置為PC機。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種燃油噴嘴霧錐中燃油或液滴空間分布測量的光學(xué)測量方法，其特征在于，基于國產(chǎn)RP-3航空煤油，利用燃油中的熒光組分，結(jié)合燃油的激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)實現(xiàn)燃油噴嘴霧錐中燃油空間分布測量的光學(xué)測量方法。航空煤油中的芳香族化合物在紫外光激發(fā)下進入激發(fā)態(tài)，隨后由激發(fā)態(tài)衰減發(fā)出紅移的熒光信號，采用光學(xué)濾波片把激發(fā)光在液滴表面的散射信號和熒光信號分離，只讓熒光信號通過濾光片，采用增強型CCD相機采集熒光信號。
[0023]優(yōu)選的，米用波長為266nm的光源為激發(fā)光。
[0024]優(yōu)選的，本發(fā)明中采用國產(chǎn)RP-3航空煤油為工質(zhì)，采用其它燃料為工質(zhì)時需要添加示蹤劑。
[0025]優(yōu)選的，所述光學(xué)濾波片采用長通濾波片實現(xiàn)散射信號和熒光信號的分離，實驗環(huán)境在暗室中進行，避免周圍環(huán)境中可見光對光學(xué)測量的影響。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種燃油分布光學(xué)測量的試驗方案，所述試驗方案包括光學(xué)兀件的布置和試驗件的布置。本試驗方案中片光源垂直于試驗件軸向時，相機位于測試平面的側(cè)下方或側(cè)上方，得到燃油噴嘴霧錐周向截面中的燃油分布，直接采集到的圖像存在幾何變形，通過圖像幾何校正得到霧錐橫截面的真實圖像。當(dāng)片光源平行于試驗件軸向時，相機垂直于測試平面，能得到霧錐軸向截面的真實燃油分布圖像。在兩種燃油分布測量方案中，都需要背景校正，以消除周圍環(huán)境中的可見光對燃油空間分布測量的影響。
[0027]優(yōu)選的，本試驗方案中片光源垂直于試驗件軸向，相機位于測試平面的側(cè)下方，于測試平面成30-60度。
[0028]優(yōu)選的，本試驗裝置中，圖像增強器的門寬為100ns。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另外一方面，提供了一種燃油空間分布測量誤差校正方法。為校正激光強度在霧錐的衰減給燃油分布質(zhì)量測量所產(chǎn)生的誤差，采取了把噴嘴在同一位置旋轉(zhuǎn)180°的方法(見圖3)。在一次測量完成后，圖像采集和試驗狀態(tài)參數(shù)都保持不變，把噴嘴旋轉(zhuǎn)180°進行第二次測量。噴嘴旋轉(zhuǎn)180°后得到的圖像再以噴嘴中心為原點旋轉(zhuǎn)180°，這樣兩次測量CCD相機得到的圖像是同一個霧錐橫截面，采集的圖像見圖3。兩次測量時，激光分別位于噴嘴的兩側(cè)B和D，兩次的測量結(jié)果使用圖像處理軟件合成為一張圖像。這時，激光在霧錐橫截面中的衰減通過分別從噴嘴的兩側(cè)射入激光而抵消。另外，兩次測量時相機分別位于噴嘴的A側(cè)下方和C側(cè)下方，此方法可以校正由于相機拍攝位置引起的霧錐橫截面中局部光程不同所產(chǎn)生的測量誤差。
[0030]本發(fā)明的特點是采用非介入式光學(xué)測量方法不影響流場，采用燃油激光誘導(dǎo)熒光方法進行燃油分布測量可以快速、準(zhǔn)確的測量霧錐中不同截面內(nèi)的燃油空間分布，相對于平面激光散射和基于單點測量的相位多普勒粒子分析儀，平面激光誘導(dǎo)熒光方法提高了測量速度和精度。本發(fā)明中的燃油誤差校正方法進一步解決了平面激光誘導(dǎo)熒光方法在液滴濃度較大的霧錐中存在的激光能量衰減問題，擴寬了燃油激光誘導(dǎo)熒光方法的應(yīng)用范圍。[0031 ] 本發(fā)明的原理:根據(jù)Baranger等人的研究，航空煤油中的某些芳香族化合物(1，2，4-三甲基苯、萘、1-甲基萘和1，3-二甲基萘等)在紫外光的照射下能夠發(fā)出熒光。如圖2所示，片光源的厚度為h，和片光源相交的霧錐是測試區(qū)，測試區(qū)中面積為δ A某一小塊的體積為SV=h*SA，從體積為δ V的測試區(qū)中發(fā)出的熒光光子數(shù)是和曝光時間、片光強度和測試區(qū)中熒光組分的分子數(shù)成正比的，假設(shè)熒光組分濃度在煤油中是均一的，則發(fā)出的光子數(shù)和δ V的測試區(qū)中航空煤油的質(zhì)量成正比。相機曝光時間(τ )一定，假設(shè)片光強度在整個測試區(qū)中是均一的，則體積為SV的測試區(qū)中的熒光信號強度和此局部的煤油質(zhì)量成正比。
[0032]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點:
[0033](I)本發(fā)明采用非介入式光學(xué)測量方法，不干擾流場。
[0034](2)相對于介入式的燃油收集法和基于單點測量的激光多普勒粒子分析儀，本發(fā)明可以進行燃油分布瞬態(tài)特性的測量，提高了測量的時間分辨率。
[0035](3)燃油空間分布誤差校正方法解決了激光能量在霧錐中衰減引起的測量誤差，提高了激光誘導(dǎo)熒光燃油空間分布測量精度，同時，使燃油激光熒光燃油分布測量方法能用于液滴濃度較大的霧錐中，擴寬了激光誘導(dǎo)熒光方法在燃油空間分布測量中的應(yīng)用范圍?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0036]圖1是燃油噴嘴霧錐及橫截面；
[0037]圖2是本發(fā)明的燃油空間分布測試光學(xué)元件及試驗件布置圖；
[0038]圖3是本發(fā)明的燃油空間分布測量誤差校正方案示意圖。
[0039]其中I是PC機，2是YAG激光器，3是激光導(dǎo)光臂，4是片光源成型光學(xué)元件，5是燃油噴嘴，6是測試區(qū)，7是燃油噴嘴霧錐，8是濾光片，9是紫外相機鏡頭，10是圖像增強器，
11是CCD相機，12是時間同步控制器，13是第一次燃油分布測量霧錐橫截面位置，14是第一次燃油分布測量激光束及發(fā)射方向，15是第二次燃油分布測量霧錐橫截面位置，16是第二次燃油分布測量激光束及發(fā)射方向，17是第二次燃油分布測量霧錐橫截面旋轉(zhuǎn)180°后的位置，18是第一次燃油分布測量霧錐橫截面圖像，19是第二次燃油分布測量霧錐橫截面圖像，20是第二次燃油分布測量霧錐橫截面旋轉(zhuǎn)180°后的圖像，21是18和20合并后的霧錐橫截面燃油分布圖像。
【具體實施方式】
[0040]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對發(fā)明進一步詳細說明。
[0041]圖2是本發(fā)明的燃油空間分布測試光學(xué)元件及試驗件布置圖，整個光學(xué)測量系統(tǒng)通過PC機I進行數(shù)據(jù)采集、控制和數(shù)據(jù)處理的。PC機I向時間同步控制器12發(fā)射TTL激發(fā)信號，YAG激光器2開始工作，發(fā)出的激光束通過激光導(dǎo)光臂3進入片光源成型光學(xué)元件4，形成厚度約為Imm的片光，片光源通過測試區(qū)6。燃油噴嘴5噴射的燃油形成霧錐7，霧錐7中的示蹤劑在片光源的激發(fā)下進入激發(fā)態(tài)，隨后發(fā)出熒光。熒光信號和散射信號通過濾光片8實現(xiàn)分離，只有熒光信號可以通過紫外鏡頭9。在時間同步控制器12向YAG激光器發(fā)射TTL信號的一定時間dt后，時間同步控制器12同時向圖像增強器10和CCD相機11發(fā)射TTL信號，使圖像增強器10和CCD相機11的快門打開，讓熒光信號進入圖像增強器10，熒光信號經(jīng)圖像增強器10進行放大，然后進入CXD相機11，保證CXD相機采集到清楚的強度相對較弱的激光誘導(dǎo)熒光信號。
[0042]圖3是本發(fā)明的燃油空間分布測量誤差校正方案示意圖。首先進行第一次燃油分布測量，激光14從霧錐橫截面13的B側(cè)通過霧錐，通過圖像采集得到燃油分布圖像18。然后進行第二次燃油分布測量，把噴嘴位置旋轉(zhuǎn)180°，保持激光發(fā)射方向不變，即霧錐橫截面13變成霧錐橫截面15，激光16從霧錐橫截面的D側(cè)通過霧錐，通過圖像采集得到燃油分布圖像19。最后進行圖像后處理，首先把19旋轉(zhuǎn)180°，得到燃油分布圖像20。這時，燃油分布圖像20相對于第一次測量的燃油分布圖像18，就是分別從噴嘴截面13兩側(cè)B和D分別進行一次燃油分布測量。把第一次測量的燃油分布圖像18和第二次測量并旋轉(zhuǎn)180°的燃油分布圖像合并，則去除激光能量在霧錐中衰減引起的測量誤差，得到測量精度更高的燃油分布圖像21。
[0043]此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法，所述燃油噴嘴噴射的燃油在其正下方形成霧錐，所述燃油中含有示蹤組分，其特征在于，所述測量方法包括， -在所述燃油噴嘴的正下方一定距離處投射一激光片光源，所述片光源垂直于所述霧錐的中心軸，所述霧錐在片光源的空間位置處的橫截面構(gòu)成一霧錐周向測試平面，或，所述片光源平行于所述霧錐的中心軸，所述霧錐在片光源的空間位置處的截面構(gòu)成一霧錐軸向測試平面； --當(dāng)所述片光源垂直于所述霧錐的中心軸布置時，在所述霧錐周向測試平面的側(cè)下方或側(cè)上方布置一圖像采集裝置，并與所述霧錐周向測試平面成一定角度，所述圖像采集裝置采集所述霧錐周向測試平面中的燃油分布圖像；當(dāng)所述片光源平行于所述霧錐的中心軸布置時，垂直于所述軸向測試平面布置一圖像采集裝置，采集所述霧錐軸向測試截面的真實燃油分布圖像； --所述圖像采集裝置的鏡頭前布置一濾光片，所述濾光片用以分離散射信號和熒光信號，使所述圖像采集裝置只采集熒光信號； --當(dāng)所述片光源垂直于所述霧錐的中心軸布置時，對燃油空間分布測量進行誤差校正，校正因激光強度在霧錐的衰減給燃油分布質(zhì)量測量所產(chǎn)生的誤差，同時校正由于所述圖像采集裝置拍攝位置引起 的霧錐周向測試平面中局部光程不同所產(chǎn)生的測量誤差:完成一次測量后，保持圖像采集裝置和試驗狀態(tài)參數(shù)保持不變，將所述燃油噴嘴旋轉(zhuǎn)180°進行第二次測量，將第二次測量得到的圖像再以燃油噴嘴中心為原點旋轉(zhuǎn)180°，并與第一次測量得到的圖像合成為一張圖像； -分析圖像，確定液滴的空間分布情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法，其特征在于，所述方法利用國產(chǎn)RP-3航空煤油中的芳香族化合物在紫外光激發(fā)下能夠發(fā)射熒光，述紫外光波長為266nm，熒光信號的波長范圍280_360nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法，其特征在于，所述方法能夠?qū)崿F(xiàn)燃油噴嘴橫向截面燃油周向分布測量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法，其特征在于，激光器激光發(fā)射和相機快門打開的時間延遲間隔為390-450ns。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法，其特征在于，通過在霧錐兩側(cè)分別入射激光進行兩次測量，然后把第二次測量得到的圖像旋轉(zhuǎn)180°與第一次測量得到的圖像合并，消除激光能量在霧錐中衰減引起的測量誤差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法，其特征在于，所述圖像采集裝置為增強型CCD相機。優(yōu)選地，所述增強型CCD相機包括依次連接的紫外鏡頭、圖像增強器、CXD相機。進一步優(yōu)選地，設(shè)置時間同步控制器同時向所述圖像增強器和CXD相機發(fā)射TTL信號，控制所述圖像增強器和CCD相機的快門打開時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法，其特征在于，所述片光源由YAG激光器發(fā)出的激光束通過激光導(dǎo)光臂進入片光源成型光學(xué)元件而形成，所述片光源的厚度約為1mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法，其特征在于，當(dāng)所述片光源垂直于所述霧錐的中心軸布置時，所述CCD相機與所述霧錐周向測試平面成30-60度夾角。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴嘴液滴空間分布光學(xué)測量方法，其特征在于，當(dāng)所述片光源垂直于或平行于所述霧錐的中心軸布置時，需要進行背景校正，消除周圍環(huán)境中的可見光對燃油空間分布測量的影響。
10.一種用以實施上述權(quán)利要求所述測量方法的燃油分布光學(xué)測量的試驗裝置，包括燃油噴嘴、片光源形成裝置、圖像采集裝置，其特征在于，所述燃油噴嘴噴射的燃油在其正下方形成霧錐，所述片光源形成裝置在所述燃油噴嘴的正下方投射一片光源，所述片光源垂直于所述霧錐的中心軸，所述霧錐在片光源的空間位置處的橫截面構(gòu)成一霧錐周向測試平面，或，所述片光源平行于所述霧錐的中心軸，所述霧錐在片光源的空間位置處的截面構(gòu)成一霧錐軸向測試平面；當(dāng)所述片光源垂直于所述霧錐的中心軸布置時，在所述霧錐周向測試平面的側(cè)下方或側(cè)上方布置一圖像采集裝置，并與所述霧錐周向測試平面成一定角度；當(dāng)所述片光源平行于所述霧錐的中心軸布置時，垂直于所述軸向測試平面布置一圖像采集裝置；所述圖 像采集裝置的鏡頭前布置一濾光片；所述試驗裝置還包括相互通信連接的控制裝置和時間同步控制器，所述時間同步控制器通信連接所述片光源形成裝置和圖像采集裝置。
【文檔編號】G01M13/00GK103760142SQ201410016338
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】劉存喜, 劉富強, 楊金虎, 穆勇, 徐綱 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所