粒子图像速度粒度同场测量基础与实验验证

吉林大学学报(工学版) ›› 2010, Vol. 40 ›› Issue (04): 1106-1111.

粒子图像速度粒度同场测量基础与实验验证

黄成杰¹,吴志军²,李治龙²,李理光²

1.上海交通大学教育部动力机械与工程重点实验室|上海 200030；2.同济大学汽车学院|上海 200092

收稿日期:2008-10-24 出版日期:2010-07-01 发布日期:2010-07-01
通讯作者: 吴志军（1972-），男，教授，博士生导师.研究方向:内燃机燃烧与排放控制，燃烧与喷雾光学诊断，湍流燃烧.E-mail:zjwu@mail.tongji.edu.cn E-mail:zjwu@mail.tongji.edu.cn
作者简介:黄成杰（1980-）,男,博士研究生.研究方向:内燃机光学诊断技术.E-mail:hangcj@sjtu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目（50676055）；上海市青年科技启明星计划项目（07QA14055）

Fundamentals of particle velocity and size measurement in same field and its experimental validation

HUANG Cheng-jie¹,WU Zhi-jun²,LI Zhi-long²,LI Li-guang²

1.Key Laboratory of Power Machinery and Engineering of Ministry Education, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200030, China;2.School of Automotive Studies, Tongji University, Shanghai 200092, China

Received:2008-10-24 Online:2010-07-01 Published:2010-07-01

摘要/Abstract

摘要：

从米氏散射理论（Mie scattering）出发，在粒子图像测速法硬件系统结构模型和电荷耦合器件光电转换一般特性基础上，推导出了真实球形粒子在数字相机上所成粒子像各像素点灰度总和的理论计算式。为验证该理论计算式的正确性，采用不同粒径的4种标准粒子进行实验，考察粒子像点灰度和随粒子曝光时间、照明用激光脉冲光强及真实粒子粒径的变化情况。结果表明：粒子像点灰度和随曝光时间及激光光强的变化呈线性趋势，基本与理论推导结果相一致。相同实验条件下的不同粒径标准粒子所成像点灰度和比值均在粒子粒径平方比附近，符合理论结果。

关键词: 光学, 速度粒度测量, 图像灰度, 粒子图像测速法

Abstract:

Based on the structure model of the hardware system of particle image velocimetry and general characteristic of optoelectronic transform of the charge coupled deveice(CCD), a theoretical equation to calculate the sum of the gray levels of the pixels of a real spherical particle image captured by CCD camera was derived from the Mie's scattering theory. To validate the derived equation, the relationships of the particle image gray level with the exposure time, laser light intensity and particle size were investigated employing 4 kinds of standard particle with different sizes. The results show that there is roughly linear relationships existing between particle image gray level and both exposure time and laser light intensity, and the image gray level ratio of 2 standard particles with different sizes is near the ratio of the size square of particles. All the experimental results are in good agreement with those from the derived theoretical equation.

Key words: optics, velocity and size measurement, image gray level, particle image velocimetry

中图分类号:

TN294

黄成杰,吴志军,李治龙,李理光. 粒子图像速度粒度同场测量基础与实验验证[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(04): 1106-1111.

HUANG Cheng-jie,WU Zhi-jun,LI Zhi-long,LI Li-guang. Fundamentals of particle velocity and size measurement in same field and its experimental validation[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(04): 1106-1111.

参考文献

相关文章 14

[1]	全薇, 郝晓明, 孙雅东, 柏葆华, 王禹亭. 基于实际眼结构的个性化投影式头盔物镜研制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1291-1297.
[2]	孟遥, 张国玉, 刘石, 孙高飞. 基于LCOS拼接的高精度高动态星模拟器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(2): 621-626.
[3]	邱春玲，曾小辉，龙涛，包泽民，王培智. 双等离子体离子源的工作特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(1): 161-166.
[4]	李志扬, Havyarimana Claver, 李亚兰. 采用低分辨率空间光调制器的大尺寸高像质空中三维立体成像[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(增刊1): 459-462.
[5]	张田, 孙延奎, 田小林. 二进小波与扩散滤波结合的光学相干层析图像降噪[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(增刊1): 340-344.
[6]	程鹏, 李晓冰, 王伟东, 蒋俊光, 池俊成, 李国, 郭英男. 基于自发拉曼散射线成像的光学诊断系统开发[J]. 吉林大学学报(工学版), 2012, 42(增刊1): 156-160.
[7]	李治龙¹,黄成杰²,李理光¹,吴志军¹. 双相机速度粒度同场测量方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(05): 1503-1506.
[8]	秦政坤,贺飞,刘春玲,马春生. 离子刻蚀工艺对聚合物阵列波导光栅理论模拟的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(03): 791-794.
[9]	黄成杰, 吴志军, 李治龙, 李理光. 基于灰度差异与自相关的粒子速度测量新方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(02): 563-0568.
[10]	刘长英, 高乐, 高印寒, 车仁生. 单目视觉坐标测量方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(05): 1278-1282.
[11]	周庆才，王春艳，王鹏，王志坚 . 复消色物镜的波差法光学设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(04): 944-948.
[12]	李鹏，崔祜涛，崔平远 . 探测器交会小天体的UPF自主导航方案[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 691-0695.
[13]	秦政坤，马春生，李德禄，张海明，张大明，刘式墉 . 波导的弯曲对阵列波导光栅传输特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(02): 448-0452.
[14]	李君, 朱昌吉, 马光兴. 二甲基醚喷雾特性试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2003, (1): 13-16.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed