基于激光片光成像的脉冲防暴水炮粒度测量

庄弘炜，赵法栋，徐 亮

（武警工程学院装备运输系，陕西西安710086）

1 引 言

脉冲防暴水炮是一种新型的反人员类非致命武器.它采用先进的脉冲气压喷雾技术，依靠射流雾化产生的刺激性雾化场达到驱散人群的目的.因此，刺激性液滴的粒度分布是衡量脉冲防暴水炮作战效能的重要指标.脉冲射流的非稳态特征和较大的雾场范围，增加了粒度测量的难度.研究对脉冲射流粒度分布进行实验测量的有效方法，将为确定其战术性能和相关系统的性能优化提供科学有效的研究方向.

随着激光及计算机技术的飞速发展，以激光散射、衍射和干涉原理开发出许多新的流场测试技术，其中可实现粒度测量的技术主要有：激光相位多普勒技术（PDPA）和激光衍射散射技术[1].但PDPA测量时要求空间数据遍及测试系统，光路系统复杂，不便于调试，且只能完成流场的单点高精度测量[2].激光衍射散射技术得到的是通过激光光束的粒子信息，测试系统的反应时间比水炮的发射时间长得多，无法进行瞬时测量[3].

王喜世等[4－5]基于粒子散射原理和激光片光成像技术，开发了粒子图像测速测径（particle image velocimetry and sizing，PIVS）系统，实现了流场中粒度分布的瞬时测量.该方法已成功应用于细水雾粒径测量、爆炸抛撒水雾粒度研究[6]和火灾烟雾探测[7]中.本文根据PIVS方法，搭建适用于脉冲防暴水炮粒度测量的实验平台，提出相应的粒度测量算法，并进行算法和系统验证，为下一步粒度测量奠定……