本实用新型涉及液膜厚度测量技术领域，特别是涉及一种液膜厚度测量装置。
背景技术：
水平降膜管管外的液膜厚度是影响水平降膜管流体流动特性和换热性能的重要因素，液膜太薄换热不够充分，导致管外产生“干斑”，造成能源浪费；液膜太厚增加液体充注量，造成液滴飞溅，导致资源浪费。因此，精确测量管外各个周向角的液膜厚度，实时监测降膜过程的液膜形成、流动和蒸发，对于更好的揭示降膜过程的物理本质、更高效的传热传质具有重要意义。近年来，随着“节能减排”理念的不断深入，使得具有蒸发高效、传热温差小、液体充注量少、换热系数大的水平降膜管换热器广泛应用于化工、核能、动力、制冷等领域。
目前测量液膜厚度的主要方法中，电容法和电导法属于介入式测量，会干扰液膜流动特性，增加测量误差，实际应用较少；光学法、声波法和数字图像处理法属于非接触式测量，其中光学法中的红外热像法受背景温度影响较大，激光光谱法操作复杂、成本高，需要专业的光谱分析仪器，激光诱导荧光技术需要加入荧光素，对流体理化性质造成影响；声波法通常只能测量某点液膜厚度，无法提供液膜厚度的二维分布信息；传统的数字图像处理法主要基于差影法，通过对采集的图像进行人工处理来获取流体液膜厚度信息，具有精度高的优势，但是存在处理时间长、实时性低、自动化程度低、工作强度高、人为误差大等问题，难以满足日益增长的实际需求。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种液膜厚度测量装置，能够缩短检测时间。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种液膜厚度测量装置，包括光学照明系统、图像采集系统和图像处理系统，所述光学照明系统用于照射被采集对象；所述图像采集系统用于获取被采集对象被光学照明系统照射后的光信号，并将其转换为电信号；所述图像处理系统用于将被采集对象的电信号和标定参照物的电信号进行对比计算得到被采集对象的真实液膜厚度。
所述光学照明系统的光源采用发光二极管条形光源，照明方式采用环形光源打光；所述光源的颜色通过波长进行调节，用于增强图像对比度。
所述光学照明系统还包括防护罩，所述防护罩罩在所述被采集对象、光学照明系统和图像采集系统外围，用于减少环境光的变化对图像采集质量的影响。
所述图像采集系统包括镜头和图像传感器；所述镜头由多片透镜和光圈组成，用于变换光束将需要精确测量尺寸的目标成像在所述图像传感器的光敏面；所述图像传感器将被采集对象的光信号转换为电信号。
所述图像采集系统还包括滤光片，所述滤光片放置在所述镜头前，用于过滤噪声光源。
所述图像采集系统还包括冷却器，所述冷却器用于对所述图像传感器进行冷却以降低热噪声。
所述图像处理系统包括图像信号转换器、图像存储器、图像处理器和图像输出设备；所述图像信号转换器用于将被采集对象的电信号转换为数字信号；所述图像存储器用于存储所述数字信号；所述图像处理器根据所述数字信号和标定参照物的数字信号计算出待测液膜的厚度；所述图像输出设备用于显示所述图像处理器的处理结果。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型基于先进的机器视觉技术替代传统图像处理技术，系统标定和液膜厚度计算过程信息化和自动化程度高，减少高度重复性的人工操作，降低人员的劳动强度，大大缩短检测时间。另外，测量过程受工作人员主观影响小，整个过程可视化，测量结果可溯源，采用的先进高性能上位机处理使得测量装置稳定性好，测量结果精度高。
附图说明
图1是本实用新型的结构方框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实用新型的实施方式涉及一种液膜厚度测量装置，如图1所示，包括光学照明系统 1、图像采集系统2、图像处理系统3和水平仪4，所述光学照明系统1用于照射被采集对象；所述图像采集系统2用于获取被采集对象被光学照明系统照射后的光信号，并将其转换为电信号；所述图像处理系统3用于将被采集对象的电信号和标定参照物的电信号进行对比计算得到被采集对象的真实液膜厚度。所述水平仪4用于设备安装、调试和水平降膜管5测试过程中，进行水平和垂直位置校准。
光学照明系统1包含：光源7和防护罩8，用于提供足够光照强度的光源照射被采集对象，减少环境光的变化对图像采集质量的影响，使图像中的目标信息与背景信息最佳分离，降低图像处理的难度，提高机器视觉输入数据的质量，保证测量系统定位准度和测量精度。其中，光源7可以是发光二极管光源，光源颜色可通过波长进行调节，用于增强图像对比度，使图像中的目标信息与背景信息最佳分离。防护罩8用于减少环境光的变化对图像采集质量的影响。
图像采集系统2，包含：镜头9、图像传感器11、光/电转换单元和信号传输单元。镜头9由多片透镜和光圈组成，用于变换光束将需要精确测量尺寸的目标成像在图像传感器 11的光敏面；图像传感器11将被采集对象的光信号转换为电信号，具体包括同步单元和扫描单元；同步单元使得整个图像采集系统的所有部件可以进行同步动作；扫描单元通过对整幅图像的空间离散化扫描获取每个采样点的光照强度值；光/电转换单元将扫描系统输出的光信号变成电信号；信号传输单元通过专用传输接口、传输总线和传输协议将电信号高速输出到图像处理系统，减少图像数据传输时间。图像采集系统的镜头前带有滤光片10，用于过滤噪声光源，并且光圈和焦距和调节，使得目标图像清晰成像。图像传感器可以采用面阵型的电荷耦合器件(CCD)，并配置有冷却器12，该冷却器12用于减少图像采集时图像传感器的热噪声，提高成像质量。
图像处理系统3，包含：模数转换器、图像存储器、图像处理器和图像输出设备13。模数转换器用于将电信号转换为数字信号，得到二维数字图像信息；图像存储器用于存储二维数字图像信息；图像处理单元器用于处理分析二维数字图像信息，计算出待测液膜的厚度；图像输出设备对数字图像信息和计算结果进行永久性或暂时性显示输出。图像存储器采用快速读/写存储介质，支持图像帧存(FB)，用于高速实时数据处理分析。图像输出设备13采用高分辨率、响应特性快和噪声特性低的专用显示设备。
本实施方式中采用已知尺寸的标定参照物，通过测量标定参照物在图像中的像素数来计算测量系统的标定系数。其中，ε为测量系统的标定系数(单位mm/pixel)，δ0为标定参照物的实际尺寸(单位mm)，p0为图像中的像素数(单位pixel)。以下为计算公式：厚度测量过程中，通过差值法计算得到液膜图像的像素数p，利用图像像素与实际长度的对应关系式，计算出真实液膜6的厚度δ，以下为计算式：δ＝ε·p。
不难发现，本实用新型基于先进的机器视觉技术替代传统图像处理技术，系统标定和液膜厚度计算过程信息化和自动化程度高，减少高度重复性的人工操作，降低人员的劳动强度，大大缩短检测时间。另外，测量过程受工作人员主观影响小，整个过程可视化，测量结果可溯源，采用的先进高性能上位机处理使得测量装置稳定性好，测量结果精度高。