管道内气液两相流的图像法测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种管道内气液两相流的图像法测量装置及方法，特点是，采用光源通过透明管道或视窗照明待测液滴，采用激光光源照明液膜液面，采用远心镜头和CCD或CMOS图像传感器对待测区域内的液滴或液膜进行成像；将单个液滴图像的离焦模糊半径与测量系统的容许弥散圆大小进行比较以剔除镜头景深范围外液滴的成像；处理景深范围内运动液滴的图像以提取粒径大小、速度大小和方向，通过对大量液滴进行统计，获得待测区域内液滴粒径分布、速度分布、统计时间段内平均体积浓度和平均体积流量；通过液膜图像中液面与管壁的距离确定液膜厚度；本发明的有益效果是仅用一套系统就可实现管道内气液两相流多参数的同时测量，简化了测量系统，降低了测量成本。

主权项

一种管道内气液两相流的图像法测量方法，应用一种测量装置，该装置包括照明光源、激光光源、远心镜头、图像传感器和计算机，所述照明光源通过透明管道或视窗照明管道内的待测颗粒，所述激光光源通过透明管道或视窗照明管道壁面上液膜液面，所述远心镜头和所述图像传感器相连接，所述图像传感器拍摄获得的颗粒和液膜图片由所述计算机采集，所述图像传感器选用CCD或CMOS器件；其特征在于，该测量方法步骤为：(1)测量前首先对测量装置采用透明标定物进行标定，获得系统的实验工况下相机像元代表的实际尺寸；(2)采用照明光源照明待测流动液滴，调节光源的位置和强度大小，使背景光均匀；(3)调节图像传感器曝光时间，减少图像传感器成像中颗粒轨迹重合和粘连的情况，并对待测颗粒进行拍摄，将获取的图像输入计算机；(4)调节图像传感器与管道的相对位置，对某段管道的不同径向位置进行拍摄，并将获取的图像输入计算机；(5)采用激光光源照明待测液膜，调节激光光源和图像传感器的位置，使液面成像清晰，进行拍摄并将获取的图像输入计算机；(6)在计算机上对所采集的液滴图像首先进行去噪处理，其次通过比较液滴图像的离焦模糊半径和测量系统容许弥散圆大小以剔除镜头景深范围外的颗粒图像，然后进行二值化处理；在远心镜头的景深范围内，物体影像尺寸不随位置的变化而变化，这样可以获得颗粒的尺寸大小；结合运动模糊轨迹获得颗粒的运动速度；对液膜图像，通过图像处理获得管壁和液面位置之间的距离，即液膜厚度；(7)对景深范围内的颗粒粒径和速度进行统计以获得颗粒相的浓度和流量。