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申请/专利权人：上海理工大学;上海新力动力设备研究所

摘要：根据本发明的发动机尾喷流颗粒物参数监测装置与方法，通过同时测量高速尾喷流颗粒散射光与辐射光，建立发动机尾喷流颗粒物粒径、浓度、组分等参数分析与来源识别，以及与辐射温度、辐射率、辐射强度等辐射参数算法，同步监测尾喷流颗粒物粒径、浓度、组分等参数与来源，以及辐射温度、辐射率、辐射强度等辐射参数，同时快速触发三维图像测量捕获颗粒三维图像，进一步确定颗粒三维大小、表面形态，明确颗粒来源，从而通过尾喷流颗粒物参数评估发动机工作安全状态。发动机尾喷流颗粒物参数监测装置包括激光光源部、光接收探测部、颗粒三维成像部、颗粒物监测处理部。颗粒物监测处理部处理、保存与显示发动机尾喷流颗粒物参数。

主权项：1.一种采用发动机尾喷流颗粒物参数监测装置对发动机尾喷流颗粒物参数进行监测的方法，其特征在于，所述发动机尾喷流颗粒物参数监测装置具有辐射测量、颗粒测量与同步测量三种工作方式，同步监测尾喷流颗粒物粒径、浓度、组分等参数与来源，以及辐射温度、辐射率、辐射强度等辐射参数，同时快速触发三维图像测量捕获颗粒三维图像，来评估发动机工作安全状态，包括：激光光源部，位于发动机尾喷流一侧，用于产生不同波长的入射激光；光接收探测部，位于发动机尾喷流另一侧，用于接收辐射光或散射光，转换为电信号，并发出颗粒监测触发信号；颗粒三维成像部，接收颗粒监测触发信号后开始工作，通过背光成像及三维投影重构获得颗粒三维图像；以及颗粒物监测处理部，用于控制激光光源部与光接收探测部工作模式，其中，所述颗粒物监测处理部分别与所述激光光源部、光电探测部以及颗粒三维成像部通信连接，按照辐射测量、颗粒测量与同步测量三种工作方式控制所述激光光源部、光电探测部工作模式，并处理、保存与显示发动机尾喷流颗粒物参数，从而评估发动机工作安全状态，所述方法包括以下步骤：S1：将发动机尾喷流颗粒物参数监测装置设置在发动机尾喷流两侧；S2：确定发动机尾喷流颗粒物参数监测装置工作方式；S3：打开发动机尾喷流颗粒物参数监测装置，开展发动机尾喷流颗粒物参数监测；S4：基于建立的发动机尾喷流颗粒物分析算法来实时获得颗粒物粒径、浓度、组分等参数、三维图像与来源，从而通过尾喷流颗粒物参数评估发动机工作安全状态，对应发动机尾喷流颗粒物参数监测装置采用的辐射测量、颗粒测量与同步测量三种工作方式，发动机尾喷流颗粒物参数监测方法包括三种方法：对应发动机尾喷流颗粒物参数监测装置采用的辐射测量工作方式，发动机尾喷流颗粒物参数监测方法采用光接收探测部获得的尾喷流紫外、可见、红外波段不同波长尾喷流辐射光强度数据，数据具有尾喷流辐射连续特征与颗粒辐射特征谱线两种特征，将两种特征剥离：根据颗粒辐射特征谱线得到谱线波长、谱线强度参数，通过颗粒组分反演算法确定颗粒组分及浓度，根据辐射特征谱线波长、谱线强度、颗粒组分及浓度信息，通过颗粒来源识别算法分析得到颗粒来源；根据尾喷流辐射连续特征，通过尾喷流辐射温度、辐射率、辐射强度等辐射参数反演算法，获得尾喷流辐射温度、辐射率、辐射强度等辐射参数；进而通过尾喷流颗粒物参数评估发动机工作安全状态，对应发动机尾喷流颗粒物参数监测测量装置采用的颗粒测量工作方式，发动机尾喷流颗粒物参数监测方法采用光接收探测部获得的过滤尾喷流辐射光的不同波长散射激光的强度数据，为试验中光接收探测部探测获得的光信号，即为不同波长散射激光的强度，对于激光光源部的多个激光器，便有多个信号峰值，从而得到不同波长激光散射光强I，通过颗粒粒径与浓度参数同步反演算法，同步获得尾喷流颗粒粒径与浓度参数，进而通过尾喷流颗粒物参数评估发动机工作安全状态，对应发动机尾喷流颗粒物参数监测装置采用的同步测量工作方式，发动机尾喷流颗粒物参数监测方法采用光接收探测部获得的不同波长的辐射光与散射激光混合光的强度数据，为试验中光接收探测部探测获得的光信号，即为不同波长的辐射光与散射激光混合光的强度，具有尾喷流辐射连续特征、颗粒辐射特征谱线与散射激光三种特征：根据颗粒辐射特征谱线得到谱线波长、谱线强度参数，通过颗粒组分反演算法确定颗粒组分及浓度，根据辐射特征谱线波长、谱线强度、颗粒组分及浓度信息，通过颗粒来源识别算法分析得到颗粒来源；根据尾喷流辐射连续特征，通过尾喷流辐射温度、辐射率、辐射强度等辐射参数反演算法，获得尾喷流辐射温度、辐射率、辐射强度等辐射参数；根据散射激光特征，为激光光源部的多个激光器造成的散射激光，从而可得到不同波长对应的混合光叠加光强I’，需要扣除混合光中的辐射光强度，从而得到准确的散射激光光强I：I＝I’-IrI’为试验测试光接收探测部获得的对应波长的光强度，Ir通过周边波长辐射光的强度数据插值得到的辐射基准光强，再结合初始光强I0，通过颗粒粒径与浓度参数同步反演算法，获得尾喷流颗粒粒径与浓度参数，由此，同步获得包括尾喷流颗粒粒径、浓度、组分、来源识别的颗粒参数与包括辐射温度、辐射率、辐射强度的辐射参数，进而通过尾喷流颗粒物参数评估发动机工作安全状态。

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