(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210107645.X (22)申请日 2022.01.28 (71)申请人 北京控制工程研究所 地址 100080 北京市海淀区北京272 9信箱 (72)发明人 周成　严浩　姚兆普　李飞　王戈　 蔡坤　魏延明　韩道满　赵博强　 王宝军　丛云天　吴延龙　孙鲲　 应磊　 (74)专利代理 机构 中国航天科技专利中心 11009 专利代理师 孙建玲 (51)Int.Cl. G01N 21/25(2006.01) G01N 21/84(2006.01) G01N 21/01(2006.01)G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于多角度成像的MPD羽流结构测试装 置及方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于多角度成像的MPD羽 流结构测试装置及方法， 包括真空舱、 控制系统、 高速相机、 滤光片转轮、 光纤法兰、 多条光纤传像 束、 多个舱内固定架和多个光纤探头； 通过多个 视角观测等离子体羽流， 通过光纤传像束将不同 视角的图像传输至舱外； 采用高速相机同时拍摄 多个视角的羽流发光体图像； 基于实际的物像关 系， 并利用层析重建算法处理图像， 获得羽流发 光体的瞬态 三维结构以及结构的演化过程。 针对 MPD及其他电推力器， 目前并无成熟的技术和设 备， 本发明创造性地解决了MPD羽流状态难以检 测的问题， 能为推力器研制和地面性能分析提供 关键数据。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 114646598 A 2022.06.21 CN 114646598 A 1.一种基于多角度成像的MPD羽流结构测试装置， 其特征在于， 包括真空舱、 控制系统、 高速相机、 滤光片转轮、 光纤法兰、 多条光纤传像束、 多个舱内 固定架和多个光纤探 头； 所述控制系统包括工控机、 数据采集卡和数据处理器， 工控机通过网线与高速相机相 连， 采集高速相 机拍摄到的图片并发送至数据 处理器； 所述数据采集卡用于输出控制信号 驱动滤光片转轮的转动； 所述数据 处理器利用预先标定的物象关系， 经 由层析重建方法获 得不同光谱区间下羽流的三维 强度分布； 所述高速相机镜头前端安装滤光片转轮， 后端通过网线连接工控机， 以将数据传到工 控机中； 所述滤光片转轮为滤光片的固定架， 用于接收数据采集卡的控制信号， 带动其上滤光 片转动使目标 滤光片旋转至高速相机 镜头前； 所述光纤法兰是光纤传像束的穿舱机构， 安装在真空舱壳体结构上， 使光纤传像束穿 过真空舱的同时保证真空舱的真空度； 所述多条光纤传像束均由有序排列的光纤组成， 在光纤探头端为有序排列的光纤端面 矩形阵列， 各光纤传像束在末端汇 聚组成阵列， 用于图像的传输并将各个视角的图像耦合 至高速相机； 所述多个舱内固定架用于 固定光纤传像束的端部， 从而实现光纤探头与发动机羽流的 相对位置不变， 通过一次成像标定即可 得到物像关系； 所述多个光纤探头为安装于光纤传像束端部的成像镜头组， 用于将各个视角的羽流发 光体成像到光纤传像束的端面。 2.根据权利要求1所述的基于多角度成像的MPD羽流结构测试装置， 其特征在于， 所述 滤光片为 窄带滤光片， 半宽 ≤2nm。 3.根据权利要求1所述的基于多角度成像的MPD羽流结构测试装置， 其特征在于， 针对 基于Ar放电的MPD推力器， 滤光片选用320～350n m、 350～500nm和690～900nm谱 段的特征波 长滤光片。 4.根据权利要求1所述的基于多角度成像的MPD羽流结构测试装置， 其特征在于， 所述 滤光片的总数量至少选用6个。 5.根据权利要求1所述的基于多角度成像的MPD羽流结构测试装置， 其特征在于， 所述 舱内固定架安装在MPD推力器壳体上或真空舱壳体上， 使光纤探头沿MPD推力器出口发射方 向成多角度分布。 6.一种基于多角度成像的MP D羽流结构测试 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1， 利用标定灯在被测区域点亮， 利用高速相机得到的图片和已知的标定灯位置， 获得成像物像关系， 将该关系生成的矩阵保存在数据处 理器的输入文件中； 步骤2， 数据采集卡调控滤光片转轮的旋转， 使得目标滤光片转到高速相机的镜头前， 实现对成像光谱区间的选择； 步骤3， 工控机控制高速相机的门宽和开启时刻， 实现对羽流的多视角成像； 步骤4， 高速相机把拍摄照片上传到控制系统的工控机， 并由工控机实现图片预处 理； 步骤5， 控制系统把预处理后的照片发送到数据处理器 中， 由数据处理器实现三维数据 重建， 获得 特定光谱区间羽流的三维 强度分布并最终保存显示； 步骤6， 重复步骤2至步骤5， 获得不同光谱区间羽流的三维强度分布， 进而确定等离子权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114646598 A 2体参数的三维分布。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114646598 A 3