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龙图腾网获悉长沙理工大学申请的专利一种测量恒定流空间三维速度场的装置及方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115876430B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202111134100.X，技术领域涉及：G01M10/00；该发明授权一种测量恒定流空间三维速度场的装置及方法是由陈铂;陈宏;黄筱云;杜春艳;姚宇设计研发完成，并于2021-09-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种测量恒定流空间三维速度场的装置及方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种用于测量恒定流空间三维速度场的装置及方法，属于流体运动测量技术领域。装置包括摄像头1、两个或两个以上颜色各异的光源2、试验水槽3、示踪粒子4、毛玻璃5和坐标网格6。本发明利用两个或两个以上颜色各异的光源2照射试验水槽3，使试验水槽3内随水流运动的示踪粒子4在毛玻璃5上产生颜色各异的点状阴影；根据相应颜色点状阴影的位置，使用特定算法计算得到示踪粒子4的三维坐标值，比较不同时刻相同示踪粒子4三维坐标值变化情况，可得到该空间位置三维流动速度；持续观测即可构建出观测空间恒定流的三维速度场。本发明使用简易的设备即可获取恒定流空间三维速度场，造价低廉、方法简单、使用便利。

本发明授权一种测量恒定流空间三维速度场的装置及方法在权利要求书中公布了：1.一种用于测量恒定流空间三维速度场的方法，使用一种用于测量恒定流空间三维速度场的装置，所述装置由摄像头1、光源2、试验水槽3、示踪粒子4、毛玻璃5和坐标网格6构成，其特征在于，摄像头1轴线和光源2轴线布置在同一平面，所述摄像头1轴线和光源2轴线之间呈0°至70°的角度，所述光源2包含两个或两个以上颜色各异的光源，各光源的轴线之间呈30°至140°的角度，光源发出的光为平行光束或近似平行的光束；所述试验水槽3由透明材料制作，布置在摄像头1和光源2之间，水槽内部充有流动状态恒定的流体；所述示踪粒子4为密度与试验流体接近的不透明颗粒；所述坐标网格6为透明薄片，薄片上面有黑色坐标网格线，坐标网格线沿流体运动方向为纵向x轴的方向，坐标网格线垂直x轴为垂向z轴的方向，垂直坐标网格6所在平面的方向为横向y轴的方向；所述测量恒定流空间三维速度场的方法，包含如下步骤： 步骤1，试验水槽3内注入流动状态恒定的流体，在试验水槽3布置光源2一侧边壁外贴上坐标网格6，在只使用环境散射光的条件下用摄像头1拍摄坐标网格6的原始位置，根据坐标网格6的原始位置确定拍摄图片各像素点的x、z坐标值； 步骤2，在试验水槽3布置摄像头1一侧边壁外贴上毛玻璃5，遮蔽环境光，分别单独开启各颜色光源2，使用摄像头1拍摄坐标网格6在毛玻璃5上的投影，并计算不同颜色光源照射时，坐标网格6上不同纵向坐标值对应其原始位置的纵向坐标偏差值Δx，完成后撤去坐标网格6，完成标定过程； 步骤3，遮蔽环境光，同时开启所有光源2，在做恒定流的试验流体中散播示踪粒子4，试验流体中的示踪粒子4平均间距小于纵向坐标偏差值均值时暂时停止散播示踪粒子4； 步骤4，使用摄像头1拍摄试验视频，逐帧或等帧数间隔分析试验图像，每帧图像在垂向由下而上逐层寻找示踪粒子4在毛玻璃5上的投影，识别出粒子产生的一组z坐标值相同、数量与光源个数一样、但颜色不同的投影后，记录被识别粒子的z坐标值，再根据粒子投影的颜色判断光源方向并记录不同光源产生投影的纵坐标位置x'，算出相应的纵向坐标偏差值Δx，由投影纵坐标位置x'和纵向坐标偏差值Δx计算得到被识别粒子的实际y坐标值和x坐标值，根据两帧试验图像的间隔时间Δt和两帧试验图像上相同被识别粒子的空间位置变化，计算得到被识别粒子第一帧时刻所在空间位置的三维流速数据； 步骤5，对观测空间区域划分单元，每个单元为相同大小的立方体，立方体边长是5.0至8.0倍的试验流体平均流速乘以试验图像的间隔时间Δt； 步骤6，持续测量直至观测空间内每个单元的流速数据都大于30个，将观测空间各单元的流速数据取中位数，构建出观测区域恒定流三维速度场。

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