基于列处理的PLIF浓度场标定方法

摘要

本发明涉及基于列处理的PLIF浓度场标定方法，主要包含以下内容：(1)样本溶液的配制方法；(2)获取均匀浓度样本的片光灰度场图，并将该图网格化；(3)以列处理方法获得各种浓度在激光片光照射下的无衰减灰度，求得浓度--灰度关系曲线及方程；(4)以列处理方法获得各种浓度在激光片光照射下的沿光程向灰度衰减系数；(5)求得浓度与衰减系数关系曲线及方程；(6)在以上成果基础上，获得沿光程向灰度转化成浓度校正方法。

主权项

一种基于列处理的PLIF浓度场标定方法，它包括以下步骤：(1)样本溶液的配制：用0‑0.8ppm浓度的荧光素钠配置成若干个浓度均匀的样本溶液；(2)用经菲涅尔镜扩展后得到的平面激光分别照射上述若干个浓度均匀的样本溶液，得到若干个初始的片光明暗条纹图像；(3)对上述每个初始的图像进行灰度处理，得到若干灰度值分布图，每个灰度值分布图中包含有p行×q列个网格的灰度值；其特征在于：(4)对上述灰度值分布图的浓度和灰度关系进行分析：(i)取各个浓度下，灰度值分布图中第一列首行网格的灰度值F₁作为纵坐标，将浓度作为横坐标，作出图像，将各个浓度下的上述灰度值F₁点绘在坐标图像上，利用最小二乘法将各浓度下的灰度数据拟合成过原点的直线，将该直线记录在计算机中；(ii)重复步骤(i)，依次取各个浓度下，灰度值分布图的第2‑n列的首行网格灰度值，分别得到2‑n个列的灰度拟合直线；(5)衰减系数的求解：(i)在灰度值分布图中，提取每个浓度下的网格灰度值；(ii)将同一列各行网格的灰度值F_n与同一列首行网格的灰度值F₁相比，经过运算处理得到‑1n(F_n/F₁)；(iii)在同一浓度下，以各网格所在行的位置为横坐标，以用同一列的不同行网格的‑1n(F_n/F₁)值为纵坐标画出图形，通过最小二乘法将上述图形拟合成一段过原点的直线，得到η_cj，η_cj为上述拟合直线的斜率；重复上述步骤得到不同浓度和不同列下的η_cj，将η_cj存入数据库，其中c为浓度，j为列数；(iv)将不同浓度下，同一列的η_cj作图，以不同浓度为横坐标，以η_cj为纵坐标，得到η_cj图像，通过最小二乘法将上述图形拟合成一段过原点的直线，将各列的η_cj系数拟合直线存入数据库中；(6)非均匀浓度场的计算：(i)用经菲涅尔镜扩展后得到的平面激光照射非均匀浓度的待测溶液，得到初始片光明暗条纹图像；(ii)对上述(i)步骤的初始片光明暗条纹图像进行灰度处理，得到待测溶液的灰度值分布图；(iii)从计算机中调取上述步骤(4)的1‑n列的浓度灰度拟合直线，和步骤(5)的(iv)步的1‑n列的η_cj系数拟合直线；(iv)从上述待测溶液的灰度值分布图中提取第一列首行的灰度值，对照上述步骤(4)的第一列的浓度灰度拟合直线，从该直线中查出对应的第一列首行网格的浓度C⁰₁₁，即得到了待测溶液的第一列首行网格的浓度C₁₁；根据该浓度C₁₁，对照上述步骤(5)的(iv)步第一列的η_cj系数拟合直线，查出第一列首行网格η₁₁值，再从上述待测溶液的灰度值分布图中提取第一列第二行的灰度值，对照步骤(4)的第一列的浓度灰度拟合直线，从该直线中查出对应的第一列第二行网格的浓度C⁰₁₂，计算得出C₁₂＝C⁰₁₂*e^(η11*Q)，得到第一列第二行网格的浓度C₁₂；根据该浓度C₁₂，从步骤(5)第一列的η_cj系数拟合直线中，查出η₁₂值，再从上述待测溶液的灰度值分布图中提取第一列第三行的灰度值，对照上述步骤(4)的第一列的浓度灰度拟合直线，从该直线中查出对应的第一列第三行网格的浓度C⁰₁₃，算出C₁₃＝C⁰₁₃*e^{(η11*Q+η12*Q)}；依此类推，得到C_1x＝C⁰_1x*e^{(η11*Q+η12*Q……η1x‑1*Q)}，Q为一个网格的像素个数，x为第一列的网格数，由此得到待测溶液的灰度值分布图中的第一列的浓度；(v)重复步骤(iv)，计算出待测溶液的灰度值分布图中的2‑n列的浓度，最终得到待测溶液的浓度。