本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種用于plif的激光吸收修正方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在燃燒科學(xué)領(lǐng)域，平面激光誘導(dǎo)熒光法(planar?laserinduced?fluorescence,plif)作為一種重要的光學(xué)測量技術(shù)，被廣泛用于火焰組分濃度的測量。該技術(shù)通過激光誘導(dǎo)待測粒子產(chǎn)生熒光信號，進而分析燃燒室內(nèi)的組分分布和濃度。然而，plif方法在實際應(yīng)用中面臨一個關(guān)鍵的挑戰(zhàn)，即激光沿程吸收的問題。

2、激光沿程吸收是指激光在傳輸過程中，由于與燃燒室內(nèi)待測粒子的相互作用，導(dǎo)致激光強度逐漸減弱的現(xiàn)象。在高壓條件下，特別是在激光光程的下游區(qū)域，激光強度的驟減尤為顯著，這極大地限制了plif方法的應(yīng)用范圍，使其往往只能進行定性測量，而無法實現(xiàn)半定量或定量的分析。

3、因此，如何解決上述技術(shù)問題，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需研究的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，為了解決背景技術(shù)中的這一難題，提高plif方法的測量精度和適用性，本發(fā)明提出了一種用于plif的激光吸收修正方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)，通過精確計算和修正激光強度的變化，有效克服了激光沿程吸收對測量結(jié)果的影響，從而可實現(xiàn)對燃燒室內(nèi)組分濃度的半定量乃至定量測量。

2、具體而言，本發(fā)明通過構(gòu)建燃燒室內(nèi)激光強度的吸收模型，結(jié)合粒子最大數(shù)密度假設(shè)，推導(dǎo)出激光強度的修正公式。在實際測量過程中，根據(jù)激光在燃燒室內(nèi)的傳輸路徑和燃燒室內(nèi)的介質(zhì)特性，實時計算并修正激光強度，進而準(zhǔn)確測量粒子的熒光信號。通過這種方法，本發(fā)明不僅提高了plif方法的測量精度，還拓展了其在高壓等復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用范圍，為燃燒科學(xué)領(lǐng)域的研究提供了有力的技術(shù)支持。

3、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

4、一種用于plif的激光吸收修正方法，包括以下步驟：

5、設(shè)定plif圖像所測流場的處于激發(fā)態(tài)的待測粒子數(shù)密度上限ntgt；

6、選定plif圖像中亮度值最高的點作為參考點，參考點處激發(fā)態(tài)的待測粒子數(shù)密度為nref，其中，nref＝ntgt；

7、通過對參考點作為基準(zhǔn)點實現(xiàn)圖像的修正，包括第一個有效點的修正和同列其他點的修正：第一個有效點的計算公式如下：

8、

9、其中，nj代表與參考點同列中的上游的點的處于激發(fā)態(tài)的待測粒子數(shù)密度，fref代表參考點經(jīng)過修正前的第一熒光信號，f′ref代表參考點修正后的第一熒光信號，e代表基本電荷，σ代表常數(shù)；

10、基于第一個有效點通過以下公式迭代求解完成同列所有點的參數(shù)修正：

11、

12、其中，f(y)代表點y的熒光信號，f’(y)代表點y修正后的熒光信號，n(y)代表處于激發(fā)態(tài)的待測粒子數(shù)密度。

13、可選的，還包括對所有點的亮度修正后，對待測粒子數(shù)密度確定是否不超過設(shè)定的上限ntgt，若超過上限ntgt，重新進行迭代計算，直至滿足預(yù)設(shè)條件。

14、可選的，點y的熒光信號表示為：

15、f(y)＝cs(y)σ(y)n(y)i(y)；

16、其中c為與檢測系統(tǒng)相關(guān)的常數(shù)，s(y)為stern-vollmer因子，i(y)代表光強，圖像全域內(nèi)σ(y)＝σ為常數(shù)，忽略碰撞淬滅后s(y)為常數(shù)。

17、一種用于plif的激光吸收修正系統(tǒng)，包括以下步驟：

18、待測粒子數(shù)密度上限設(shè)定模塊：用于設(shè)定plif圖像所測流場的處于激發(fā)態(tài)的待測粒子數(shù)密度上限ntgt；

19、參考點選定模塊：用于選定plif圖像中亮度值最高的點作為參考點，參考點處激發(fā)態(tài)的待測粒子數(shù)密度為nref，其中，nref＝ntgt；

20、圖像修正模塊：用于通過對參考點作為基準(zhǔn)點實現(xiàn)圖像的修正，包括第一個有效點的修正和同列其他點的修正：第一個有效點的計算公式如下：

21、

22、其中，nj代表與參考點同列中的上游的點的處于激發(fā)態(tài)的待測粒子數(shù)密度，fref代表參考點經(jīng)過修正前的第一熒光信號，f′ref代表參考點修正后的第一熒光信號，e代表基本電荷，σ代表常數(shù)；

23、基于第一個有效點通過以下公式迭代求解完成同列所有點的參數(shù)修正：

24、

25、其中，f(y)代表點y的熒光信號，f’(y)代表點y修正后的熒光信號，n(y)代表處于激發(fā)態(tài)的待測粒子數(shù)密度。

26、一種計算機存儲介質(zhì)，所述計算機存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)任意一項所述的一種用于plif的激光吸收修正方法的步驟。

27、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種用于plif的激光吸收修正方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)，通過粒子最大數(shù)密度假設(shè)實現(xiàn)了能夠?qū)lif圖像的迭代求解，且該參數(shù)易于計算，相比于通過實驗確定的方法，本方案易于實現(xiàn)且精度依賴于該參數(shù)的確定，如果該參數(shù)確定的足夠準(zhǔn)確，則本方法精度足夠高，不受燃燒室實驗測量條件的限制，對于任何燃燒室，任何工況均可依據(jù)該算法進行修正，以獲得可信的plif結(jié)果。

技術(shù)特征：

1.一種用于plif的激光吸收修正方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于plif的激光吸收修正方法，其特征在于，還包括對所有點的亮度修正后，對待測粒子數(shù)密度確定是否不超過設(shè)定的上限ntgt，若超過上限ntgt，重新進行迭代計算，直至滿足預(yù)設(shè)條件。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于plif的激光吸收修正方法，其特征在于，點y的熒光信號表示為：

4.一種用于plif的激光吸收修正系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

5.一種計算機存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-3中任意一項所述的一種用于plif的激光吸收修正方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于PLIF的激光吸收修正方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)，涉及圖像處理領(lǐng)域。本發(fā)明通過構(gòu)建燃燒室內(nèi)激光強度的吸收模型，結(jié)合粒子最大數(shù)密度假設(shè)，推導(dǎo)出激光強度的修正公式。在實際測量過程中，根據(jù)激光在燃燒室內(nèi)的傳輸路徑和燃燒室內(nèi)的介質(zhì)特性，實時計算并修正激光強度，進而準(zhǔn)確測量粒子的熒光信號。通過這種方法，本發(fā)明不僅提高了PLIF方法的測量精度，還拓展了其在高壓等復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用范圍，為燃燒科學(xué)領(lǐng)域的研究提供了有力的技術(shù)支持。

技術(shù)研發(fā)人員：安強,紀(jì)可心,薛鑫
受保護的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10