一种用于燃气轮机燃油喷嘴的光学测量装置的制作方法

本发明属于燃气轮机燃烧室试验领域，涉及一种用于燃气轮机燃油喷嘴的光学测量装置。

背景技术：

在燃气轮机燃油喷嘴制造和维修过程中，需要对燃油喷嘴进行喷嘴角度测量。

目前，对于油雾角度测量国内厂家通常采取机械刻度式的方法进行测量，其判断全部依靠现场调试工人的经验进行，仅能做到定性测量而无法定量测量，且自动化程度低，无法保存图像资料，可追溯性差。对于油雾径向均匀性测量通常采用人工12等分称重法进行测量，测量过程效率低、误差大、可追溯性差。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的用于喷雾锥角和油雾径向分布测量，使其效率和准确性更高、更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于燃气轮机燃油喷嘴的光学测量装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于燃气轮机燃油喷嘴的光学测量装置，包括喷雾室，所述喷雾室的上端设置有待测喷嘴，向喷雾室内喷射，在喷雾室内还设置有横向片光源镜头组，位于待测喷嘴的正下方，所述喷雾室的上方设置有横向ccd摄像机，当横向片光源镜头组对待测喷嘴喷射的油雾进行横向照射时，使其产生一环状油雾结构，并由横向ccd摄像机拍摄该环状油雾结构设置，所述横向ccd摄像机的输出端与处理系统的输入端相连，所述喷雾室的左侧或右侧设置有纵向片光源镜头，后侧设置有纵向ccd摄像机，两者的工作端呈90°设置，当纵向片光源镜头对待测喷嘴喷射的油雾进行纵向照射时，产生一油雾锥形结构，由纵向ccd摄像机拍摄该油雾锥形结构设置，所述纵向ccd摄像机的输出端与处理系统的输入端相连，所述激光发生器通过光纤与横向片光源镜头组和纵向片光源镜头相连。

优选地，所述横向片光源镜头组和纵向片光源镜头的照射光源为片光源激光，其片光源厚度在0.5～1.5mm。

优选地，所述喷雾室为不透光的箱体结构，所述喷雾室上设置有观察窗。

优选地，所述横向片光源镜头组由6-12个圆形的片光源镜头构成，且构成间隔相等的圆形分布设置。

优选地，所述喷雾室的下方设置有回油管，与回收油箱相连通。

优选地，所述喷雾室内靠下方位置设置有粗细双层滤网，粗滤网网孔在10-200目之间，细滤网网孔在200-800目之间，所述粗细双层滤网位于回油管的输入口处。

优选地，所述待测喷嘴通过供油管与供油装置相连通。

优选地，所述喷雾室内侧壁或下方设置有照明装置。

优选地，所述喷雾室的下方设置有通风口。

优选地，所述处理系统为电脑或单片机。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1、本发明在ccd相机拍摄时为暗室，仅片光源提供油雾照明，保证光照亮度的一致性，避免杂光降低判定精度。

2、本发明采用激光片光源照射油雾锥，片光源厚度在0.5～1.5mm之间，有效的消除了照射的油雾厚度大而造成的锥角出现偏差的问题。

3、本发明采用6～12个横向片光源镜头照射油雾，保证了整个油雾环照射亮度的一致性，最大程度消除了因油雾吸收激光而造成激光亮度衰减导致测量精度降低问题。

4、本发明采用ccd摄像机记录图像，并使用计算机进行自动判断，有效的消除了人为判定的不确定性，提高了油雾锥角和径向均匀性判定的一致性。

5、本发明实现对喷雾锥角和油雾径向均匀性进行定量测量，提高测量效率和测量精度，并实时保存图像数据，增加可追溯性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的横向片光源镜头组的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，一种用于燃气轮机燃油喷嘴的光学测量装置，包括喷雾室9，所述喷雾室9的上端设置有待测喷嘴7，向喷雾室9内喷射设置，在喷雾室9内还设置有横向片光源镜头组3，位于待测喷嘴7的正下方，所述喷雾室9的上方设置有横向ccd摄像机5，当横向片光源镜头组3对待测喷嘴7喷射的油雾进行横向照射时，使其产生一环状油雾结构，并由横向ccd摄像机5拍摄该环状油雾结构设置，所述横向ccd摄像机5的输出端与处理系统10的输入端相连，所述喷雾室9的左侧或右侧上设置有纵向片光源镜头4，在喷雾室9的后端设置有纵向ccd摄像机6，与纵向片光源镜头4呈90°设置，当纵向片光源镜头4对待测喷嘴7喷射的油雾进行纵向照射时，产生一油雾锥形结构，由纵向ccd摄像机6拍摄该油雾锥形结构设置，所述纵向ccd摄像机6的输出端与处理系统10的输入端相连，所述激光发生器1通过光纤2与横向片光源镜头组3和纵向片光源镜头4相连，所述待测喷嘴7通过供油管8与供油装置相连通。通过处理系统10，对纵向ccd摄像机6和横向ccd摄像机5拍摄的图片导入电脑后，电脑通过其亮度判定准则得出油雾锥角和油雾径向分布；得到一个无人为因素判定的油雾锥角度和径向分布。从而实现对喷雾锥角和油雾径向均匀性进行定量测量，提高测量效率和测量精度，并实时保存图像数据，增加可追溯性。

上述本发明的喷雾室的背面设有纵向ccd摄像机6的取景窗，纵向ccd摄像机6通过取景窗进行拍照。

同样的，喷雾室的上方设置有横向ccd摄像机5的取景窗，横向ccd摄像机5通过取景窗进行拍照。

实施例一

在上述实施例的基础上，本发明中所述横向片光源镜头组3和纵向片光源镜头4的照射光源为片光源激光，其片光源厚度在0.5～1.5mm。有效的消除了照射的油雾厚度大而造成的锥角出现偏差的问题。

上述的片光源的能量可调，以适应不同喷嘴的喷雾特点。

实施例二

在上述实施例的基础上，本发明所述喷雾室9内侧壁或下方设置有照明装置，所述喷雾室9为不透光的箱体结构，所述喷雾室9上设置有观察窗，其中，观察窗为可滑动的观察窗，便于操作人员直接观看。

实施例三

在上述实施例的基础上，如图2所示，所述横向片光源镜头组3由6-12个圆形的片光源镜头31构成，且构成间隔相等的圆形分布设置。

实施例四

在上述实施例、实施例一、实施例二和实施例三的基础上，所述喷雾室9的下方设置有回油管，与回收油箱相连通，，便于回收燃油，使其达到降低成本的目的。

实施例五

在上述实施例、实施例一、实施例二和实施例三的基础上，所述喷雾室9内靠下方位置设置有粗细双层滤网，粗滤网网孔在10-200目之间，细滤网网孔在200-800目之间，所述粗细双层滤网位于回油管的输入口处。便于吸附油雾并过滤喷出的燃油。

实施例六

在上述实施例、实施例一、实施例二和实施例三的基础上，所述喷雾室9的下方设置有通风口，有效低降低油雾碰壁后反弹向上对喷嘴测量造成干扰。

在上述的过程中，其纵向ccd摄像机6和横向ccd摄像机5拍摄时，整个喷雾室为黑箱结构，仅相应的片光源提供照明，以避免杂光降低测量精度。

对于油雾锥角测量，激光器产生的激光经过纵向片光源镜头转化为片光源照射油雾，油雾会吸收并反射激光，从而使得油雾浓度大的位置，激光反射强、亮度高，反之亦然。纵向ccd摄像机6拍照后将照片传入电脑，电脑分析后将图片划分为成总数量不超过100w的小的图像区域，根据不同区域的亮度得到一个明暗交接的分界线，改线即为油雾锥角，通过角度测量软件换算得到油雾锥角。

对于油雾径向均匀性测量，激光器产生的激光经过横向片光源镜头组转化6-12个横向片光源照射油雾环带，油雾环带产生6-12个反射区，根据油雾分布形成不同的亮度区域。试验开始前，使用一组标准油雾浓度试片对设备进行标定，得到换算公式y＝f(x)，其中x为反射亮度，y为油雾浓度。工作时，横向ccd摄像机5拍照后，将照片传入电脑，电脑分析后将图片按照横向片光源镜头组的角度，划分为12个区域，并将每个区域划分为不超过10w的小的图像区域。根据换算公式得到不同区域的相对油雾浓度，从而得到径向油雾均匀性。

上述的电脑的内分析是本领域技术人员已知的技术，在这不再做任何的赘述，同时相应的换算公式也是本领域技术人员已知的技术。

本发明至少具有以下优点：

1、本发明在ccd相机拍摄时为暗室，仅片光源提供油雾照明，保证光照亮度的一致性，避免杂光降低判定精度。

2、本发明采用激光片光源照射油雾锥，片光源厚度在0.5～1.5mm之间，有效的消除了照射的油雾厚度大而造成的锥角出现偏差的问题。

3、本发明采用6～12个横向片光源镜头照射油雾，保证了整个油雾环照射亮度的一致性，最大程度消除了因油雾吸收激光而造成激光亮度衰减导致测量精度降低问题。

4、本发明采用ccd摄像机记录图像，并使用计算机进行自动判断，有效的消除了人为判定的不确定性，提高了油雾锥角和径向均匀性判定的一致性。

5、本发明实现对喷雾锥角和油雾径向均匀性进行定量测量，提高测量效率和测量精度，并实时保存图像数据，增加可追溯性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。