一种汽轮机湿蒸汽测量图像探针.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102288783A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102288783A(43)申请公布日2011.12.21(21)申请号201110118134.X(22)申请日2011.05.09(71)申请人上海理工大学地址200093上海市杨浦区军工路516号(72)发明人蔡小舒刘海龙苏明旭(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人吴宝根(51)Int.Cl.G01P5/26(2006.01)G01P13/02(2006.01)G01B11/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种汽轮机湿蒸汽测量图像探针(57)摘要一种汽轮机湿蒸汽测量图像探针，特点是，该探针包括：探针杆、CCD或CMOS相机、远心透镜、照明光源、玻璃窗和计算机，所述的CCD或CMOS相机前端与远心透镜连接在一起装在探针杆内，远心透镜前设有防止水滴冲刷到远心透镜的玻璃窗，CCD或CMOS相机的输出端经信号电缆和计算机连接，由计算机进行数据处理和保存，拍摄水滴图像时，照明光源发出的强光照射到被测水滴，被测水滴的影像经过玻璃窗被远心透镜接收后由CCD或CMOS相机拍摄。本发明的有益效果是利用远心透镜的特点和CCD或CMOS数字相机实现汽轮机内湿蒸汽两相流2次水滴和叶片水膜各参数的测量，满足汽轮机内湿蒸汽研究以及防止水蚀的需要。CN102873ACCNN110228878302288796A权利要求书1/1页1.一种汽轮机湿蒸汽测量图像探针，其特征在于，该探针包括：探针杆、CCD或CMOS相机、远心透镜、照明光源、玻璃窗和计算机，所述的CCD或CMOS相机前端与远心透镜连接在一起装在探针杆内，远心透镜前设有防止2次水滴冲刷到远心透镜的玻璃窗，CCD或CMOS相机的输出端经信号电缆和计算机连接，由计算机进行数据处理和保存，拍摄水滴图像时，照明光源发出的强光照射到被测2次水滴，被测2次水滴的影像经过玻璃窗被远心透镜接收后由CCD或CMOS相机拍摄。2.根据权利要求1所述的汽轮机湿蒸汽测量图像探针，其特征在于，与所述照明光源并行的增设脉冲激光光源，由脉冲激光光源发出的持续时间极短，功率很大的激光通过激光光纤10照射到2次水滴，由CCD或CMOS相机拍摄得到2次水滴的影像，所述的照明光源则用作观察光源。3.根据权利要求1所述的汽轮机湿蒸汽测量图像探针，其特征在于，在所述的远心透镜前增设转角棱镜，以使探针能测量侧向的2次水滴和叶片表面的水膜。4.根据权利要求1所述的汽轮机湿蒸汽测量图像探针，其特征在于，所述的CCD或CMOS相机置于探针杆外，CCD或CMOS相机通过传像光纤束与远心透镜相连接，以使探针能在高温下工作。2CCNN110228878302288796A说明书1/4页一种汽轮机湿蒸汽测量图像探针技术领域[0001]本发明涉及一种融合图像法和激光技术的汽轮机内湿蒸汽测量装置，特别涉及一种汽轮机湿蒸汽测量图像探针，用于测量汽轮机内湿蒸汽2次水滴和叶片表面水膜及破裂等参数。背景技术[0002]汽轮机是最主要的原动机，主要用来驱动发电机发电和驱动多种大型机械。汽轮机的工作原理是高温高压的过热蒸汽进入汽轮机，在汽轮机中逐渐膨胀做功，推动汽轮机旋转并驱动发电机发电。蒸汽在膨胀做功的同时，温度和压力逐渐下降，发生凝结产生大量直径在1微米左右的极微小水滴（称为1次水滴），成为饱和湿蒸汽。1次水滴在汽流作用下部分沉积在汽轮机叶片表面，形成水膜。水膜在流到叶片边缘会发生破裂，形成直径较大的水滴，称为2次水滴。2次水滴的直径在10微米左右到数百微米，流速较高，撞击在高速旋转的汽轮机叶片表面会将叶片打坏，造成水蚀，影响汽轮机的安全运行和经济性。[0003]为研究汽轮机内湿蒸汽两相流机理和解决2次水滴对叶片的水蚀等问题，需要测量和研究2次水滴的各种参数，包括水滴的大小，单位体积内的数量，流速和流动方向，叶片表面的水膜厚度，水膜破裂的过程等。但目前还没有很好的测量装置可以测量上述这些参数。近年来随CCD和CMOS数字相机的发展，以及光学技术、激光技术、计算机技术等的发展，图像测量装置已在工业上得到广泛应用，成为一类新的测量方法。图像测量方法由CCD或CMOS数字相机，照明光源，计算机等主要部件构成。考虑到被测物体的不同，如被测物体的运动速度，尺寸大小等因素，需要对图像法测量系统进行综合考虑。但在普通透镜拍摄的图像中，离镜头近的物体成像较大，离镜头远的镜头成像较小，这样在图像识别时很难确定图像中物体的大小。因此，目前尚无图像测量装置在在汽轮机内湿蒸汽两相流2次水滴和水膜等各种参数测量中的应用。发明内容[0004]本发明的目的是将图像测量法用于汽轮机内的湿蒸汽两相流测量，为湿蒸汽研究提供一种新的测量