为了定量检测气液两相流中气泡尺寸（气泡截面直径）、气泡频率、气泡上升速率，提出一种光纤光谱气泡特征参数定量检测方法。首先，采用近红外光纤光谱仪、平凸透镜、多模石英光纤、高速摄像机、气液两相流管道、注射泵等构建了气泡特征参数光学检测系统。然后，建立了光纤光谱定量检测气液两相流中气泡尺寸、频率、速率的理论模型，采用Zemax软件仿真分析了光学测量系统的光路传输路径。最后，实验研究了光学测量系统对气泡特征参数定量检测的性能。研究表明，所提出的气液两相流中气泡特征参数检测方法可同时定量检测气泡尺寸、频率和速率，对气泡尺寸、频率、速率检测的最大相对误差分别为9.8%、8.1%和8.7%。

研究了基于虚拟立体视觉的气液两相流三维测量系统的标定技术。首先, 基于单台高速摄像机和两组反射镜组构建虚拟立体视觉测量系统, 建立高速摄像机透视投影变换模型以及虚拟立体视觉三维测量模型, 对虚拟立体视觉系统中摄像机及虚拟立体视觉传感器进行标定。用靶标基准球模拟气泡在水中的分布, 以其空间距离作为测量评价指标, 比较了不同标定方法对三维重建精度的影响。实验结果表明, 将标定参照物置于水箱内, 并且分别对左、右虚拟摄像机及传感器进行标定, 三维重建精度最高, 测量空间距离绝对误差优于0.13 mm, 相对误差优于0.49%。实验认为, 对基于虚拟立体视觉的气液两相流三维测量系统进行标定时, 必须充分考虑折光分光光路以及管壁折射对三维重建所带来的影响。

为了实现对气液两相流的粒子粒径、空间分布及其速度测量,对激光干涉气液两相流测量技术(ILIDS)进行了深入研究,该技术是一种应用于气液两相流测量的新技术,其主要优点是不干扰流场和颗粒粒径、位置测量精度高。基于该技术所开发的图像自动处理方法可以利用普通粒子成像测量技术系统拍摄气液两相流的激光散射干涉图像,并利用图像卷积定位、傅里叶变换频率分析及其图像互相关测速等图像处理手段从干涉图像中自动提取粒子的位置、直径和速度信息。为了验证该方法的测量精度,对喷嘴生成的气水两相流进行了测量实验,得到了喷嘴出口处不同区域的粒径、速度矢量的空间分布,并将测得的速度矢量与用粒子成像测量技术方法测得的结果进行对比,证明两种方法测量的平均速度差别仅为0.38％。