CN111458533A - 一种浓度场-密度场同步测量***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浓度场‑密度场同步测量***及方法。所述浓度场‑密度场同步测量***包括：光源、透明装置、第一滤光片、第二滤光片、第一成像装置、第二成像装置、斑点靶板和数据采集处理***；透明装置设置在所述光源的输出光路上，斑点靶板设置在透明装置的输出光路上，待测流体物理场中设置有荧光剂；第一滤光片设置在第一成像装置的镜头前；第二滤光片设置在第二成像装置的镜头前；数据采集处理***分别与第一成像装置和第二成像装置连接，数据采集处理***得到待测流体物理场的密度场和待测流体物理场的浓度场。本发明实现了对浓度场和密度场同步测量，降低了测量成本。

Description

一种浓度场-密度场同步测量***及方法

技术领域

本发明涉及流体物理场参数测量领域，特别是涉及一种浓度场-密度场同步测量***及方法。

背景技术

混合工质广泛存在于能源动力、石油化工、食品材料、生物医学等技术领域。在空调和热泵循环***中，采用混合工质是降低***运行压力、改善循环特性的有效途径；在有机朗肯循环及布雷顿循环等动力循环***中，采用混合工质是改变工质临界参数，从而提高***循环效率的重要技术手段。在油、气、地热开采过程中，以及食品、香料、医药、生物工程和化工领域的萃取、分离技术中涉及混合工质的流动传热过程，准确获得传热过程中各物理场参数的时空分布特性及演变规律，是揭示混合工质流动传热机理、发展精确湍流输运模型的重要基础。

现有的关于各物理场参数的测量技术主要针对于单一物理场参数的测量，如采用粒子图像测速(Particle image velocimetry，PIV)技术测量流体的速度场，采用激光诱导荧光(Planner Laser Induced Fluorescence，PLIF)技术测量流体的浓度场或温度场分布，或采用背影纹影(Background Orientend Schlieren，BOS)技术测量密度场分布特性。浓度场和密度场是揭示混合工质流动传热机制的关键流场参数，而同步获得浓度场和密度场分布特性则更有助于对流动传热机制的深入理解，但目前对于浓度场-密度场同步测量技术还鲜有报道，亟需开展专门研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种浓度场-密度场同步测量***及方法，以实现对浓度场和密度场的同步测量，为混合工质流动传热机制的深入揭示提供有效技术手段及方法，同时降低了测量成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种浓度场-密度场同步测量***，包括：光源、透明装置、第一滤光片、第二滤光片、第一成像装置、第二成像装置、斑点靶板和数据采集处理***；

所述斑点靶板为带有斑点的板子；所述光源用于发出第一设定波长的激光；所述透明装置设置在所述光源的输出光路上，所述透明装置用于通入待测流体，形成待测流体物理场；所述斑点靶板设置在所述透明装置的输出光路上，所述斑点靶板用于根据第一光束生成第一斑点激光，以及根据第二光束生成第二斑点激光；所述第一光束为未通入待测流体的透明装置透过的激光，所述第二光束为通入待测流体后的透明装置透过的激光；所述待测流体物理场中设置有荧光剂；所述荧光剂用于根据所述光源发出的激光生成第二设定波长的荧光；所述第一滤光片和所述第二滤光片均设置在所述透明装置的出射光路上；所述第一滤光片的波长为所述第一设定波长，所述第二滤光片的波长为所述第二设定波长；所述第一滤光片设置在所述第一成像装置的镜头前；所述第一滤光片用于透过所述第一斑点激光和第二斑点激光；所述第二滤光片设置在所述第二成像装置的镜头前，所述第二滤光片用于透过所述荧光；所述第一成像装置用于拍摄所述第一斑点激光，以生成第一斑点激光图像，所述第一成像装置还用于拍摄第二斑点激光，以生成第二斑点激光图像；所述第二成像装置用于拍摄所述荧光，以生成荧光图像；所述数据采集处理***分别与所述第一成像装置和所述第二成像装置连接，所述数据采集处理***用于根据所述第一斑点激光图像和所述第二斑点激光图像得到所述待测流体物理场的密度场，以及根据所述荧光图像得到所述待测流体物理场的浓度场。

可选的，所述浓度场-密度场同步测量***，还包括：同步控制器，所述同步控制器分别与所述光源、所述第一成像装置和所述第二成像装置连接，所述同步控制器用于控制所述光源、所述第一成像装置和所述第二成像装置的打开或关闭。

可选的，所述第一成像装置和所述第二成像装置均为CCD相机。

可选的，所述浓度场-密度场同步测量***，还包括：主控制器，所述主控制器与所述同步控制器连接，所述主控制器用于控制所述同步控制器的打开或关闭。

可选的，所述光源为点光源激光器或者面光源激光器。

可选的，所述浓度场-密度场同步测量***，还包括：导光臂，所述导光臂固定在所述光源的输出端口处，所述导光臂用于将所述激光引导到所述透明装置上。

一种浓度场-密度场同步测量方法，应用于上述所述浓度场-密度场同步测量***，所述方法包括：

获取第一斑点激光图像、第二斑点激光图像和荧光图像，所述第一斑点激光图像为第一成像装置拍摄第一斑点激光形成的图像，所述第二斑点激光图像为所述第一成像装置拍摄第二斑点激光形成的图像，所述荧光图像为第二成像装置拍摄荧光形成的图像；

根据所述荧光图像计算待测流体物理场的荧光强度；

根据所述荧光强度和预先存储的荧光强度与混合工质浓度拟合曲线得到待测流体物理场的浓度场；

根据所述第一斑点激光图像和所述第二斑点激光图像计算斑点靶板上斑点的偏移量；

根据所述偏移量计算待测流体物理场的密度场。

可选的，所述根据所述偏移量计算待测流体物理场的密度场，具体包括：

根据所述偏移量计算待测流体物理场的折射率；

根据所述折射率计算待测流体物理场的密度场。

可选的，所述根据所述偏移量计算待测流体物理场的折射率，具体包括：

将所述偏移量转换成偏移角；

由所述偏移角计算待测流体物理场的折射率，具体为：

其中，θ表示偏移角，n表示待测流体物理场的折射率，y表示待测流体的流动方向，x表示光线的传播方向。

可选的，所述根据所述折射率计算待测流体物理场的密度场，具体为：

n＝κρ+1；

其中，ρ为待测流体物理场的密度场，n为待测流体物理场的折射率，κ为待测流体物理场的折射度。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过设置斑点靶板，以及在待测流体物理场中设置荧光剂，并结合光源、透明装置、波长与激光波长相等的第一滤光片、波长与荧光波长相等的第二滤光片、第一成像装置和第二成像装置，实现了激光诱导荧光技术和背影纹影技术的结合，进而实现对了浓度场和密度场的同时测量，与现有单一物理场参数测量技术相比，可以更加深入揭示混合工质的流动传热机制，而且相比现有技术，当需要测量浓度场和密度场时需要使用多台装置的情况来说，降低了测量成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1浓度场-密度场同步测量***的结构示意图；

图2为本发明实施例4中BOS技术的装置结构示意图。

符号说明：

1-光源、2-导光臂、3-同步控制器、4-第一成像装置、5-第二成像装置、6-斑点靶板、7-计算机、8-待测流体物理场。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

本发明的目的是提供一种浓度场-密度场同步测量***及方法，本发明通过设置斑点靶板，以及在待测流体物理场中设置荧光剂，并结合光源、波长与激光波长相等的第一滤光片、波长与荧光波长相等的第二滤光片、第一成像装置和第二成像装置，实现了激光诱导荧光技术和背影纹影技术的结合，进而实现对了浓度场和密度场的同时测量，相比现有技术，当需要测量浓度场和密度场时需要使用多台装置的情况来说，降低了测量成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，一种浓度场-密度场同步测量***，包括：光源1、透明装置、第一滤光片、第二滤光片、第一成像装置4、第二成像装置5、斑点靶板6和数据采集处理***。

所述斑点靶板6为带有斑点的板子；所述光源1用于发出第一设定波长的激光，光源1的激光输出时序可根据测量目的进行调整。所述透明装置设置在所述光源的输出光路上，所述透明装置用于通入待测流体，形成待测流体物理场；所述斑点靶板设置在所述透明装置的输出光路上，所述斑点靶板用于根据第一光束生成第一斑点激光，以及根据第二光束生成第二斑点激光；所述第一光束为未通入待测流体的透明装置透过的激光，所述第二光束为通入待测流体后的透明装置透过的激光；所述斑点靶板6是获得密度场分布的重要部件之一；所述待测流体物理场8中设置有荧光剂；所述荧光剂用于根据所述光源发出的激光生成第二设定波长的荧光。所述第一滤光片和所述第二滤光片均设置在所述透明装置的出射光路上；所述第一滤光片的波长为所述第一设定波长，所述第二滤光片的波长为所述第二设定波长；所述第一滤光片设置在所述第一成像装置4的镜头前；所述第一滤光片用于透过所述第一斑点激光和第二斑点激光；所述第二滤光片设置在所述第二成像装置5的镜头前，所述第二滤光片用于透过所述荧光；所述第一成像装置4用于拍摄所述第一斑点激光，以生成第一斑点激光图像，所述第一成像装置4还用于拍摄第二斑点激光，以生成第二斑点激光图像；所述第二成像装置5用于拍摄所述荧光，以生成荧光图像；所述数据采集处理***分别与所述第一成像装置4和所述第二成像装置5连接，所述数据采集处理***用于保存、处理相机所采集的所述第一斑点激光图像、所述第二斑点激光图像和荧光图像。所述数据采集处理***用于根据所述第一斑点激光图像和所述第二斑点激光图像得到所述待测流体物理场8的密度场，以及根据所述荧光图像得到所述待测流体物理场8的浓度场。

作为一种可选的实施方式，所述浓度场-密度场同步测量***，还包括：同步控制器3，所述同步控制器3分别与所述光源1、所述第一成像装置4和所述第二成像装置5连接，所述同步控制器3用于控制所述光源1、所述第一成像装置4和所述第二成像装置5的打开或关闭，所述同步控制器3用于协调光源1、第一成像装置4和第二成像装置5的工作时序。

作为一种可选的实施方式，所述第一成像装置4和所述第二成像装置5均为CCD相机，根据实际测量工况，考虑分辨率、灰度级数和拍摄频率三个因素选择适用的相机型号和参数，相机的曝光时序可自行调整。

作为一种可选的实施方式，所述浓度场-密度场同步测量***，还包括：主控制器，所述主控制器与所述同步控制器连接，所述主控制器用于控制所述同步控制器的打开或关闭。

作为一种可选的实施方式，所述主控制器和所述数据采集处理***可集成在同一计算机7内部。

作为一种可选的实施方式，所述光源1为点光源激光器或者面光源激光器。

作为一种可选的实施方式，所述浓度场-密度场同步测量***，还包括：导光臂2，所述导光臂2固定在所述光源1的输出端口处，所述导光臂2用于将所述激光引导到所述透明装置上，这样可以方便从不同角度照明待测流体物理场。

作为一种可选的实施方式，所述光源1可为脉冲激光光源、脉冲激光泵浦激发的非线性脉冲光源或电泵浦激发产生的脉冲光源中的一种。激光光源脉冲能量和脉冲频率的选择需匹配荧光剂类型和测量工况。

作为一种可选的实施方式，还包括透镜***，所述透镜***设置在导光臂2的出口处。

作为一种可选的实施方式，所述斑点靶板6为一定尺寸大小的黑色靶板，靶板上布置白色点阵，所述白色点阵可为随机点阵、规则点阵、小波点阵等多种形式。

实施例2

一种浓度场-密度场同步测量方法，应用于实施例1提供的所述浓度场-密度场同步测量***，所述方法包括：

获取第一斑点激光图像、第二斑点激光图像和荧光图像，所述第一斑点激光图像为第一成像装置拍摄第一斑点激光形成的图像，所述第二斑点激光图像为所述第一成像装置拍摄第二斑点激光形成的图像，所述荧光图像为第二成像装置拍摄荧光形成的图像。

根据所述荧光图像计算待测流体物理场的荧光强度。

根据所述荧光强度和预先存储的荧光强度与混合工质浓度拟合曲线得到待测流体物理场的浓度场。

根据所述第一斑点激光图像和所述第二斑点激光图像计算斑点靶板上斑点的的偏移量。

根据所述偏移量计算待测流体物理场的密度场。

作为一种可选的实施方式，所述根据所述偏移量计算待测流体物理场的密度场，具体包括：

根据所述偏移量计算待测流体物理场的折射率。

根据所述折射率计算待测流体物理场的密度场。

作为一种可选的实施方式，所述根据所述偏移量计算待测流体物理场的折射率，具体包括：

将所述偏移量转换成偏移角。

由所述偏移角计算待测流体物理场的折射率，具体为：

其中，θ表示偏移角，n表示待测流体物理场的折射率，y表示工质流动方向即待测流体的流动方向，x表示光线的传播方向。

作为一种可选的实施方式，所述根据所述折射率计算待测流体物理场的密度场，具体为：

n＝κρ+1；

其中，ρ为待测流体物理场的密度场，n为待测流体物理场的折射率，κ为待测流体物理场的折射度。

实施例3

本实施例与上述实施例1的不同在于所述激光器为Nd:YAG双腔激光器，脉冲频率为100Hz，激光波长为532nm，脉冲能量为100MJ，脉宽可达到10ns-12ns，更利于物理场采集过程中的时序控制，激光光源为片光源，片光厚度为1mm，垂直照射流场，所述斑点靶板上的斑点为规则斑点。两台CCD相机最短跨帧时间为0.5μs，在保证相机分辨率为1280×800pixels的情况下采集频率可达到1630Hz。第一成像装置镜头前加盖波长为532nm±5nm的窄带滤光片只捕捉激光信号，而第二成像装置镜头前配备波长为550nm的单通滤光片只捕捉荧光信号。两台相机相邻布置，与片光光源呈90°放置。所述荧光剂为罗丹明6G，该荧光物质对温度的变化不敏感(温度升高1℃，荧光强度变化<1％)，因此在激光照射后，其荧光强度可很好的反映浓度场的分布。所述的数据采集和主控制器采用德国LaVision公司的DaVis7.2软件，该软件可同步控制激光器和高速CCD相机。所述同步控制器的最小延迟时间为0.25ns。

实施例4

本实施例提供了一种超临界CO₂-丙烷二元混合工质流动传热过程中浓度场-密度场同步测量方法。

CO₂-丙烷二元混合工质流经尺寸为100mm*100mm*600mm矩形不锈钢管道，在外壁面施加一定热量，在出口处连接管长为100mm的可视化测试段，同步测量可视化段XY二维截面上的浓度场及密度场分布。混合工质的质量流速为600kg/(m²·s)，混合工质中丙烷浓度范围为0-15％，温度范围35-50℃，压力8MPa。具体测量步骤如下：

步骤一：确定实验段、第一CCD相机、第二CCD相机、斑点靶板及光源打光的位置：以试验段所在位置为参照，调整激光束从试验段中心位置垂直穿过，两台相机并列放置，正对实验测量截面，斑点靶板则以测试段为中心正对第一成像装置，两台相机及斑点靶板均与激光光路呈90°角；调整两台相机位置及高度，确保拍摄的照片出现在相机屏幕的中央。根据实际测量工况设置激光脉冲时间、激光强度、两台CCD相机的曝光时间、延迟时间和分辨率。

步骤二：CCD相机尺寸标定：CCD相机拍摄得到的图片横纵坐标都是以像素表示，需确定像素与实际尺寸之间的转换关系，以方便对实验结果进行分析。

步骤三：拍摄无流场时的第一斑点激光图像，作为后续光线偏折率计算基准。

步骤四：荧光强度与混合工质浓度配比关系的标定：选取适量荧光剂与CO₂与丙烷混合工质均匀混合(本实施例中荧光剂浓度为50μg/L)，不施加温度场。保持CO₂-丙烷混合工质总质量不变，调整CO₂与丙烷间的浓度配比，拍摄不同浓度配比下的多张图片信息，提取多张图像的荧光强度平均值，拟合荧光强度与浓度配比的关系。

步骤五：浓度场-密度场图片信息捕捉：溶解了荧光剂的CO₂-丙烷混合工质在不锈钢管段吸收了一定热量后，流过可视化测试段，受温度分布特性影响以及超临界流体本身的特性，混合工质的浓度及密度分布在测试段XY截面上已不均匀。在脉冲激光照射流场时，两台镜头前加盖了不同波长滤光片的跨帧CCD相机同时拍摄多张第二斑点激光图像和荧光图像。

步骤六：数据后处理：对于第二成像装置所获得的荧光图像，提取荧光强度信息，再根据荧光强度与浓度配比的关系，获得该荧光图像所对应工况下截面浓度场分布特性。对于第一成像装置所获得第二斑点激光图像，以无流场时的第一斑点激光图像作为参照，通过PIV互相关算法计算图像中由于光线偏移所造成的斑点的偏移量，将偏移量换算成偏移角，得到流场折射率，得到流场折射率后，利用盖斯定律将密度和折射率联系起来即可获得不同时刻的密度场分布特性。

下面对于技术原理进行介绍：

PLIF技术是利用荧光物质在激发态下的荧光强度与浓度(或温度)呈线性关系的原理来测量浓度场(或温度场)的一种光学手段。其基本原理为：在待测流体中溶解特定分子结构的荧光染料作为荧光剂，荧光剂分子在一定波长激光的照射下会吸收特定频率的光子，由基态跃迁至激发态，而处于激发态的荧光剂分子不稳定，在返回基态的过程中释放荧光，采用特定的滤光片采集荧光信号。所选荧光剂的荧光强度对温度不敏感(温度升高1℃，荧光强度变化<1％)，但受待测流体物理场浓度的影响时会发生显著变化，那么可根据荧光强度与浓度之间的关系获得浓度场分布。对于混合工质的流动传热过程，受温度分布的影响，混合工质的浓度配比在截面上分布不均，存在浓度梯度。对于对温度变化不敏感的荧光剂，荧光强度与混合工质的浓度配比有关，因此，基于PLIF技术，获得荧光强度与混合工质浓度配比的关系，即可获得浓度场分布特性。

图2为本发明实施例4中BOS技术的装置结构示意图，如图2所示，BOS技术是将PIV技术和传统纹影技术结合起来的一种全新的密度场定量测量技术，与单一组分流体一样，光线照射混合流体时同样会发生偏折，因此，利用光在流场中的折射率梯度与透明流体的密度梯度成正比的关系可获得混合工质的密度场分布。图中椭圆形物体是指成像装置的镜头，后面的矩形是成像装置的底片，从镜头到相机底片的距离代表的是相机的焦距。成像装置和镜头间的虚线是无流场时某一斑点在相机底片上的成像位置，实线是有流场时某一斑点的成像位置，△y是相机图像中的斑点偏移量，θ是偏移角，其测量原理是通过粒子图像处理技术定量求取背景斑点偏移量，从而定量求取来自某一区域的光线偏移量，然后利用光在流场中的折射率梯度与透明流体的密度梯度成正比的关系对密度场进行测量(盖斯定律)。

本发明将PLIF技术和BOS技术相结合，由激光器发射的光源同时作为PLIF技术的激发光源和BOS技术的照射光源，采用两台成像装置，在镜头前加盖不同波长滤光片，分别捕捉激光信号和荧光信号，标定密度场与折射率和浓度场与荧光强度之间的关系，即可获得浓度场和密度场分布信息。测量过程中采用同步控制器确定两物理场的捕捉时序。采用高采集频率和高分辨率成像装置、合理调整采集时序，可进一步提高采集频率和精度。

本发明具有以下效果：

(1)本发明将PLIF技术和BOS技术相结合，可以同时对浓度场及密度场进行测量。

(2)测试***构型简单：***中采用激光作为BOS技术的光源，可有效提高密度测量精度，采用高采集频率和高分辨率的成像装置、高频率激光器，结合合理的采集时序，还可进一步提高物理场参数的采集频率。

(3)具有PLIF技术和BOS技术共同的特点，可实现全场无接触式定量测量，对流场无干扰。

(4)***适用范围广泛：对于不同相态的混合工质(如超临界流体或亚临界流体)，以及不同尺寸的流场(如常规尺寸或微通道)，均可采用本***及方法进行测量。

(5)测试方法简单易行：PLIF技术和BOS技术在浓度场和密度场单一物理场测量方面已有众多成功案例，在实验***操作方面积累了大量的经验，可为本发明提出的同步测量***提供了有益参考。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种浓度场-密度场同步测量***，其特征在于，包括：光源、透明装置、第一滤光片、第二滤光片、第一成像装置、第二成像装置、斑点靶板和数据采集处理***；

所述斑点靶板为带有斑点的板子；所述光源用于发出第一设定波长的激光；所述透明装置设置在所述光源的输出光路上，所述透明装置用于通入待测流体，形成待测流体物理场；所述斑点靶板设置在所述透明装置的输出光路上，所述斑点靶板用于根据第一光束生成第一斑点激光，以及根据第二光束生成第二斑点激光；所述第一光束为未通入待测流体的透明装置透过的激光，所述第二光束为通入待测流体后的透明装置透过的激光；所述待测流体物理场中设置有荧光剂；所述荧光剂用于根据所述光源发出的激光生成第二设定波长的荧光；所述第一滤光片和所述第二滤光片均设置在所述透明装置的出射光路上；所述第一滤光片的波长为所述第一设定波长，所述第二滤光片的波长为所述第二设定波长；所述第一滤光片设置在所述第一成像装置的镜头前，所述第一滤光片用于透过所述第一斑点激光和第二斑点激光；所述第二滤光片设置在所述第二成像装置的镜头前，所述第二滤光片用于透过所述荧光；所述第一成像装置用于拍摄所述第一斑点激光，以生成第一斑点激光图像，所述第一成像装置还用于拍摄第二斑点激光，以生成第二斑点激光图像；所述第二成像装置用于拍摄所述荧光，以生成荧光图像；所述数据采集处理***分别与所述第一成像装置和所述第二成像装置连接，所述数据采集处理***用于根据所述第一斑点激光图像和所述第二斑点激光图像得到所述待测流体物理场的密度场，以及根据所述荧光图像得到所述待测流体物理场的浓度场。

2.根据权利要求1所述的一种浓度场-密度场同步测量***，其特征在于，还包括：同步控制器，所述同步控制器分别与所述光源、所述第一成像装置和所述第二成像装置连接，所述同步控制器用于控制所述光源、所述第一成像装置和所述第二成像装置的打开或关闭。

3.根据权利要求1所述的一种浓度场-密度场同步测量***，其特征在于，所述第一成像装置和所述第二成像装置均为CCD相机。

4.根据权利要求2所述的一种浓度场-密度场同步测量***，其特征在于，还包括：主控制器，所述主控制器与所述同步控制器连接，所述主控制器用于控制所述同步控制器的打开或关闭。

5.根据权利要求1所述的一种浓度场-密度场同步测量***，其特征在于，所述光源为点光源激光器或者面光源激光器。

6.根据权利要求1所述的一种浓度场-密度场同步测量***，其特征在于，还包括：导光臂，所述导光臂固定在所述光源的输出端口处，所述导光臂用于将所述激光引导到所述透明装置上。

7.一种浓度场-密度场同步测量方法，其特征在于，应用于权利要求1-6中任意一项所述浓度场-密度场同步测量***，所述方法包括：

获取第一斑点激光图像、第二斑点激光图像和荧光图像，所述第一斑点激光图像为第一成像装置拍摄第一斑点激光形成的图像，所述第二斑点激光图像为所述第一成像装置拍摄第二斑点激光形成的图像，所述荧光图像为第二成像装置拍摄荧光形成的图像；

根据所述荧光图像计算待测流体物理场的荧光强度；

根据所述荧光强度和预先存储的荧光强度与混合工质浓度拟合曲线得到待测流体物理场的浓度场；

根据所述第一斑点激光图像和所述第二斑点激光图像计算斑点靶板上斑点的偏移量；

根据所述偏移量计算待测流体物理场的密度场。

8.根据权利要求7所述的一种浓度场-密度场同步测量方法，其特征在于，所述根据所述偏移量计算待测流体物理场的密度场，具体包括：

根据所述偏移量计算待测流体物理场的折射率；

根据所述折射率计算待测流体物理场的密度场。

9.根据权利要求8所述的一种浓度场-密度场同步测量方法，其特征在于，所述根据所述偏移量计算待测流体物理场的折射率，具体包括：

将所述偏移量转换成偏移角；

由所述偏移角计算待测流体物理场的折射率，具体为：

其中，θ表示偏移角，n表示待测流体物理场的折射率，y表示待测流体的流动方向，x表示光线的传播方向。

10.根据权利要求8所述的一种浓度场-密度场同步测量方法，其特征在于，所述根据所述折射率计算待测流体物理场的密度场，具体为：

n＝κρ+1；

其中，ρ为待测流体物理场的密度场，n为待测流体物理场的折射率，κ为待测流体物理场的折射度。

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