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原文传递一种燃烧温度场及碳烟浓度场同步测量的方法及装置

专利名称：	一种燃烧温度场及碳烟浓度场同步测量的方法及装置
摘要：	本发明属于内燃机技术领域，并具体公开了一种燃烧温度场及碳烟浓度场同步测量的方法及装置。所述方法包括：分别提取T2m‑1和T2m+1时刻有非平行单色光照射的进行喷雾燃烧的待测喷雾燃烧区域的照片中各个像素点的光强、T2m时刻没有非平行单色光照射的进行喷雾燃烧的待测喷雾燃烧区域的照片中各个像素点的光强和RGB值以及非平行单色光透过未进行喷雾燃烧的待测喷雾燃烧区域的照片中各个像素点的光强，以同时获取喷雾燃烧中的碳烟浓度场和燃烧温度场。所述装置包括脉冲光发射模块、彩色CCD相机、脉冲发生器以及电脑。本发明可有效解决消光法不能计算温度场问题和双色法在高碳烟浓度下计算碳烟浓度场误差大的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	华中科技大学
发明人：	王兆文;杜涛;石书国;郎兵;黄胜
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910691877.2
公开号：	CN110376129A
代理机构：	华中科技大学专利中心
代理人：	曹葆青;李智
分类号：	G01N21/01(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种燃烧温度场及碳烟浓度场同步测量的方法，其特征在于，包括以下步骤： S1采用彩色CCD相机拍摄非平行单色光透过未进行喷雾燃烧的待测喷雾燃烧区域的照片A0； S2采用脉冲频率为X的非平行单色光照射的进行喷雾燃烧的待测喷雾燃烧区域，同时，采用拍摄频率为Y的彩色CCD相机对待测喷雾燃烧区域进行连续拍照,其中Y为X的N倍,N为不小于2的整数； S3获取T2m时刻，有非平行单色光照射的进行喷雾燃烧的待测喷雾燃烧区域的照片B2m以及T2m-1时刻和T2m+1时刻没有非平行单色光照射的进行喷雾燃烧的待测喷雾燃烧区域的照片C2m-1和照片C2m+1； S4获取照片A0、照片B2m、照片C2m-1和照片C2m+1中各个像素点的光强，获取照片C2m-1和照片C2m+1中各个像素点的RGB值； S5根据照片A0、照片B2m、照片C2m-1和照片C2m+1中各个像素点的光强建立各个像素点的碳烟浓度的KL因子，以此来构建喷雾燃烧的碳烟浓度场； S6标定照片C2m-1或照片C2m+1中各个像素点的RGB值所对应的亮度温度，并根据该亮度温度建立照片C2m-1或照片C2m+1中各个像素点的温度模型，并以此建立喷雾燃烧的温度场。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中，各个像素点处的碳烟浓度的KL因子模型为：或者或者其中，KL值为表示碳烟浓度的KL因子，I0,i为照片A0中像素点i的光强，I2m-1,i为照片C2m-1中像素点i的光强，I2m+1,i为照片C2m+1中像素点i的光强，I2m,i为照片B2m中像素点i的光强。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中，通过将各个像素点的KL因子与各个像素点的位置一一对应起来，从而构建喷雾燃烧的碳烟浓度场。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S6中，RGB值包括构成各个像素点的红色光信号强度、绿色光信号强度以及蓝色光信号强度；采用高温黑体炉来标定RGB值矩阵中各个值对应的亮度温度；所述温度模型为：或者其中，λ1、λ2为红色光、绿色光、蓝色光中任意两色光所对应波长；C2为已知常数；Ta1为λ1所对应的色光的亮度温度，Ta2为λ2所对应的色光的亮度温度，T2m-1,i为照片C2m-1中像素点i的温度，T2m+1,i为照片C2m+1中像素点i的温度。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S6中，通过将照片C2m-1或照片C2m+1中各个像素点的温度与各个像素点的位置一一对应起来，从而构建喷雾燃烧的温度场。 6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，Y为X的2倍。 7.一种用于实现权利要求1-6任一项所述方法的装置，其特征在于，包括脉冲光发射模块、彩色CCD相机以及脉冲发生器，其中，所述脉冲光发射模块和所述彩色CCD相机分别设于待测喷雾燃烧区域相对的两端，所述脉冲光发射模块用于发出非平行单色光，所述彩色CCD相机用于根据需要拍摄待测喷雾燃烧区域的照片；所述脉冲发生器具有两个输出端，其中一个输出端与所述脉冲光发射模块连接，另外一个输出端与所述彩色CCD相机连接，所述彩色CCD相机的信号输出端与电脑连接，工作时，所述脉冲发生器控制所述脉冲光发射模块发射非平行单色光，同时所述脉冲发生器控制所述彩色CCD相机拍摄T2m时刻非平行单色光照射待测燃烧喷雾区域后的照片B2m、T2m-1时刻和T2m+1时刻没有非平行单色光照射的进行喷雾燃烧的待测喷雾燃烧区域的照片C2m-1和照片C2m+1，并将照片B2m、照片C2m-1和照片C2m+1传输给电脑，电脑对照片B2m、照片C2m-1和照片C2m+1进行处理，以获取照片B2m中各像素点的光强、照片C2m-1和照片C2m+1中各像素点的光强，并对对应照片的光强进行处理，以构建喷雾燃烧的碳烟浓度场和温度场。 8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述脉冲光发射模块与所述彩色CCD相机布置在同一条轴线上。 9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述脉冲光发射模块包括脉冲LED光源、散射透镜组和菲涅尔透镜，其中，所述LED光源和散射透镜组连接设置，散射透镜组和菲涅尔透镜间隔设置，所述菲涅尔透镜设置于靠近待测喷雾燃烧区域的一侧，所述脉冲LED光源、散射透镜组和菲涅尔透镜的中心轴共线。 10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述脉冲光发射模块还包括设于所述脉冲LED光源上的散热装置；所述菲涅尔透镜散射出的非平行单色光完全覆盖待测喷雾燃烧区域。
所属类别：	发明专利