基于光散射成像的气泡探测系统设计与实验研究

摘要

水检气密性检测方法因其简单快捷、精度高的优点在生产生活中发挥着重要的作用，依靠人眼观察的传统水检方法已无法满足经济发展的要求，需要简单有效的气泡探测方法。光散射成像气泡探测方法精度高，易于实现自动识别，对实现水检气密性检测的自动化具有重要意义。
　　 本论文对光散射成像气泡探测方法应用于气密性检测进行了系统的分析和研究。从气泡特性、实验装置设计、气泡光散射图像处理以及系统可靠性实验等四个方面展开研究。利用气泡动力学方程估算气密性检测中气泡直径等信息，分析其光散射成像特性；设计了激光散射成像气泡探测实验装置并进行实验研究；针对气泡光散射图像的特点，设计图像滤波、分割、气泡识别算法，判断图像中是否含有气泡并给出气泡信息；对整个实验装置进行了环境适应性实验并进行优化，完成了以LED为光源的照明系统的设计并进行实验研究。
　　 对实验结果的分析表明，经过照明系统优化的气泡探测系统，对1mm以上的气泡可以实现100%探测，在特定环境下可以有效探测小于1mm的气泡并能粗略给出气泡位置、数目、上升速度等信息；对环境光、浑浊水体的适应性比较强，在日常能够达到的最暗与最亮环境中、浑浊水体中系统虚警率和漏警率均近似为0；实验结果证明本论文所设计的实验系统可以满足气密性检测的要求。