激光干涉气液两相流颗粒速度矢量测量的研究

介绍一种测量气液两相流粒径和速度的新技术——激光干涉气液两相流测量技术(ILIDS)。在完成应用二维卷积和快速傅立叶变换图象处理技术，获得气液两相流颗粒空间位置分布和粒径方法的基础上，开发了基于粒径配对度、形变配对度等算法的粒子寻迹测速算法，能够从一组连续拍摄的气液两相流干涉图像中获得各个颗粒的速度矢量，从而得到二维颗粒运动矢量场。     

基于图像纹理特征和Elman神经网络的气液两相流流型识别

气液两相流广泛存在于现代工业生产之中，其流型极大地影响气液两相流的流动和传热特性，为此提出了一种图像灰度直方图统计特征和Elman神经网络相结合的气液两相流流型识别方法。该方法利用高速摄影系统获取水平管道内两相流的流动图像，经过图像处理后，提取图像灰度直方图统计特征，进而建立流型的图像统计特征向量，并以此特征向量作为流型样本对Elman神经网络进行训练，实现对流型图像的智能化识别。实验结果表明，训练成功的Elman神经网络能有效识别水平管道内7种典型流型，整体识别率达98.6%，为流型在线识别提供一种新的有效方法。     

垂直透明管道中气泡空间位置测量方法的研究

介绍了一种在线检测气液两相流中气泡空间坐标的新方法.该方法基于数字图像处理技术,采用高速摄像机系统,对垂直透明管道中上升的气泡进行实时拍摄和图像采集,利用边缘检测和图像填充技术提取并计算气泡尺寸;设计了基于单CCD摄像机的立体视觉测量系统,建立成像模型和误差分析模型,从而计算出气泡的三维坐标.实验结果表明:该方法能够测量出气泡的空间位置.     

用于气液两相流测量的正弦电流激励源的设计

气液两相流广泛存在于自然界和工业工程当中,对两相流参数(流型、相含率等)的测量对工业过程的控制及优化有重要意义。多截面电导信息截面检测系统可以用于对气液两相流参数的测量。正弦恒流激励源是多截面电导信息截面检测系统的主要环节,对能否得到有效的两相流的电阻信息有重要作用。应用FPGA技术和DDS技术,实现了100kHz双极性正弦恒流源的产生。测试结果表明,利用FPGA和AD9852及放大器构成的VCCS(电压控制电流源)正弦恒流源具有稳定性好,精度高,带负载能力大等特点,满足工业过程中对气液两相流参数测量的要求。     

激光数码全息测量技术在循环流化床中的应用

粒子在床内的空间分布对循环流化床的研究非常重要，该文用激光数码全息技术对流化床冷态实验台的稀相区进行测量试验。利用HE-NE激光器通过两扇开设在流化床炉壁上的玻璃窗照射床内粒子，激光与粒子遭遇并产生衍射，衍射生成的同轴全息图被一只数码摄像机拍摄。基于该文的数学模型，同轴全息过程可以用一组小波函数的卷积来表述，因此两相流粒子的三维图像可以通过全息图与小波函数的卷积来实现数码重建。利用一系列图像处理手段从三维重建图像中获得粒子的粒径和三维坐标，从而得到流化床内部的粒子空间分布。最后对实验结果进行了分析。     

两流体模型中气泡粒径对掺气浓度预测结果的影响

利用两流体模型，通过对水气两相流的数值模拟，研究了明渠水气两相流中气泡粒径对掺气浓度的预测，得到了气泡粒径越大，其上逸速度越快，近壁掺气浓度越低的规律，从而得知存在于近壁面的气泡主要是小粒径的气泡，提出了设计掺气槽时，除满足掺气量外还应满足掺气粒径要求的工程建议。     

基于希尔伯特-黄变换与Elman神经网络的气液两相流流型识别方法

气液两相流的流型对其流动和传热特性有很大的影响，所以如何确定流型一直是两相流研究中的重要课题。但是,由于两相流介质之间存在着随机多变的相界面，致使两相流的流型不仅是多种多样，而且其变化也带有随机性，这给流型识别带来了很大困难。而希尔伯特－黄变换(HHT)和神经网络在气液两相流流型识别中还很少见，文中提出了希尔伯特－黄变换与Elman神经网络相结合的气液两相流流型识别的新方法。将压差波动信号经验模态分解(EMD)后的固有模态函数(IMF)进行分析，提取IMF能量特征作为Elman神经网络的输入特征向量，对水平管内的气液两相流流型进行识别。实验结果表明：该方法能很好地识别水平管内的4种流型，为流型识别开辟了一条新的途径；另外，该方法优于BP网络且稳定、识别率高，具有可行性。     

基于小波分析的垂直上升管气液两相流流型的识别

气液两相流的流型对其流动和传热特性有很大影响，所以如何确定流型一直是两相流研究中的重要课题。但是, 由于两相流介质之间存在着随机多变的相界面，致使两相流的流型不仅是多种多样，而且其变化也带有随机性，这给流型识别带来了很大困难。该文提出了利用压差波动信号的Lipschitz指数来识别流型的方法。采用小波分析中Lipschitz指数可描述不同流型的压差波动特征，因此，根据计算得到的Lipschitz指数的大小，可以识别出泡状流、间歇流和环状流。     

基于超声波的气液两相流测量技术综述

对目前国内外采用超声波测量气液两相流的三种最新方法——超声波散射法、超声波多次回波反射法、超声波透射法进行了介绍,分别阐述了三种方法的基本原理和测量方法,对各自的特点和不足进行了分析,对声波在气液两相流中的最新研究进展进行了总结。     

基于图像处理的管束间气液两相含气率的实验研究

将数字图像处理方法应用到管束间气液两相流动含气率的检测并研究其分布特性.采用高速摄影仪,拍摄管束间气液两相流动的流型图像,利用图像处理技术对流型图像进行灰度增强、二值化、边缘检测等处理,然后计算出两相流动不同时刻的含气率.实验结果表明,该方法能够满足测量要求,可以用于管束间两相流动参数的检测.将2种管束的含气率值与模型预测结果比较,发现Feenstra模型和Dowlati 模型能较好地预测含气率.比较管束不同方向的含气率分布特性,发现壁面位置含气率低,管束中心含气率高.     

Harmonic spraying of conducting liquids employing AC-DC electricfields

This paper reports the results of the work carried out to investigate the breakup process of charged conducting liquid jet under the influence of an AC field superimposed onto a DC field. The main aim of this paper is to optimize the spraying parameters and to generate uniform droplets of highly conducting liquid in a controlled fashion by varying the strength and the frequency of the applied AC field. The electric field at the tip of a blunt needle facing a ground electrode was examined using a finite-element modeling technique. Three types of ground electrode configurations were investigated. A mathematical model for the electrostatic force on the leading edge of the droplet as a function of the liquid flowrate, the applied voltage, and distance between the capillary tip and the ground electrode has been developed. The breakup and droplet formation processes were investigated using a telemicroscopic lens and charge-coupled device (CCD) camera. The video data was processed using frame grabber software installed on a PC. The digital images were then analyzed utilizing image analysis software to give information on the breakup process and the size of droplets. A frequency range was identified where the formation of the droplets was synchronized with the applied AC field frequency. The effects of liquid flowrate on the synchronous bands were examined. The experimental results showed the dependency of the droplets size and the emission frequency on the applied AC frequency     

图像处理技术在电缆绝缘层参数测量系统中的应用

图像处理技术已应用于生产、生活的方方面面。设计了一种图像测量技术,成功应用于电线电缆绝缘层参数测量系统。第一步,标定显微镜放大倍数,通过CCD摄像头将电线电缆绝缘层切片图像采集到计算机中;第二步,进行数字图像处理,如中值波滤处理、二值化处理、基于相位信息的边缘检测处理等,得到绝缘层边缘图像;第三步,根据放大倍数求得绝缘层厚度等参数。测试结果表明,相对于原始测量方法,本系统能够快速精确地测量绝缘层参数。     

基于计算机视觉的车灯光导色差检测

设计了一种汽车车灯光导的色差检测系统。该系统主要由计算机、高性能 CCD 摄像机硬件平台和LabVIEW软件平台组成。首先由摄像机分别对正常发光和有缺陷的光导进行图像拍摄,然后对图像进行直方图阈值分割,最后将图像的颜色模型由 RGB模型转换到 CIELAB 模型上,在此模型上分别应用 CIE L?a?b?和 CIE2000色差公式对正常发光的光导和有缺陷的光导图像进行计算和对比,从而完成车灯光导的色差检测。     

新型维氏显微硬度测量系统设计

针对传统的维氏显微硬度测量系统测量效率低、误差大、稳定性差的问题,本文结合微控制器系统、CCD图像采集及计算机软件处理技术,设计了一种新型的维氏显微硬度测量系统。计算机软件通过RS-232接口与微控制器系统通讯,实时监测系统状态,控制系统操作;同时,CCD摄像头采集显微图像,经USB图像采集卡数字化后,由计算机软件采用图像处理技术,完成压痕对角线距离的测量,维氏显微硬度值的计算以及报表的生成。本系统简化了维氏显微硬度测量系统的操作过程,大大提高了工作效率、测量精度及稳定性。     

激光扫描三维物体空间编码技术的研究

本文介绍一种利用空间编码技术实现三雏物体测量的方法。以半导体激光器为光源，用其可调制性产生按时序变化的结构光，经光学系统转换成平面狭缝光，投射到由多面体构成的转镜上向被测物体扫描，形成条纹图案。用面阵ＣＣＤ摄象机实时获取包含深度信息的空间编码图象，由计算机对图象进行处理，得到物体三维形状．     

逆流式空气湿化器加湿性能的实验研究

为了详细研究HAT循环关键部件湿化器的加湿性能，改进设计并搭建了适于利用激光PDA研究湿化器内部流场特性的逆流喷雾式空气湿化器实验系统。通过该实验系统测量了湿化器本身结构和喷雾场带来的总压损失。在不同进口气流温度、流量和相对湿度以及不同进口水温度和流量等工况下，测量湿化器内气流和水出口温度、水滴蒸发量、气流相对湿度沿湿化器高度的分布等，分析了进出口参数对湿化器加热、加湿性能的影响。设计加工了可以分开测量气相和液相温度的热电偶，并测量了湿化器几个位置的气相和液相的温度。研究发现较大的气液逆流速度有助于传热、传质，但会带来较大总压压损，且气流会带走大量小水滴进入回热器和燃烧室吸收高品质的热，从而降低系统效率。水温的升高和增大水气比有助于加热和加湿。在喷嘴出口，水、气有较大的温差。远离喷嘴后，水、气温差逐渐减小，且在某个位置水、气温度都会低于进口气温。     

水下主动激光扫描系统中光场记录及散射背景分离研究

传统水下主动激光扫描系统采用普通相机对反射光接收记录,反射激光点被掩埋在背景噪声中无法分离,影响成像质量。该文在水下激光主动扫描成像系统中采用光场相机记录了包括激光反射光线和各种散射背景杂光的位置和方向信息,为抑制散射背景杂光提供了可能。在后续光场记录图像处理中,首先,对记录的光场图像进行前后两次重聚焦,第一次是对激光照射到物面激光光点的重聚焦,第二次是对激光光点前景散射光的重聚焦,再对两幅图像进行差分处理;提出一种计算机自动判断流程,使得差分所得图像上激光点的衬度最大,或足够大。实验结果表明,上述方法可以达到较好的散射背景抑制作用,是对现有同步扫描主动激光成像系统空间分离散射背景抑制技术的必要补充。     

Modeling of Electrostatic Spray Plumes

Electrostatic spray atomizers have proven beneficial in controlling the size distribution of the droplets in the spray. We analyze the self-dispersal properties of such charged-droplet sprays upon emerging from the spray atomizer. The droplets are grouped into fluid elements, and the Lagrangian equations of motion are solved numerically for the profile and internal density of the divergent plume. Comparison of the drag and electric forces in different parts of the spray is presented via analytic solutions to simplified equations. The application of adjustable parameters such as flow rate and droplet diameter to the control of spray characteristics is discussed with various examples.     

A method for measuring the 3‐D shape of objects with nonuniformly reflective surfaces

A method has been developed for measuring the shapes of 3‐D objects whose surfaces have regions of different reflectance. The 3‐D coordinates of the object sections are obtained by triangulation with a light‐section method, using a slit light source and a CCD camera. A CCD camera with an expanded dynamic range is employed to reduce the influence of reflection from uneven surfaces. The CCD camera expands the dynamic range by combining multiple images captured at different shutter speeds. A trial 3‐D shape measurement system has been produced using our method. The effectiveness of the method was confirmed experimentally. © 1998 Scripta Technica, Electr Eng. Jpn, 126(2): 40–47, 1999