[發明專利]一種高溫環境下物體變形測量方法

有效

• 申請號: 201410407412.7
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104457603B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 馮雪;屈哲;張長興
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司11327
• 代理人: 邸更巖

1.一種高溫環境下物體變形測量方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

a).建立測量系統：該系統包括背景散斑(1)、高溫加載平臺(6)、分光鏡(3)、反射鏡(5)、CCD相機(7)及含有計算程序的計算機(8)；在所述高溫加載平臺上放置反射鏡，反射鏡上放置被測物體，將被測物體置表面拋光或噴涂成鏡面；

CCD相機距背景散斑的光程為L，被測物體與背景散斑距離為D，被測物體和反射鏡厚度遠小于D，這樣被測物體和反射鏡視為在同一平面上；

背景散斑用照明光源照亮，被測物體和反射鏡透過分光鏡反射背景散斑，CCD相機在分光鏡的水平方向拍攝經過被測物體和分光鏡兩次反射的背景散斑圖；

b).利用高溫加載平臺對被測物體進行加載，在高溫環境下分別記錄溫度T、載荷P、電場強度E和磁場強度H，用CCD相機拍攝加載前后的背景散斑圖像；

c).將加載前后的背景散斑圖像輸入計算機，建立坐標系：被測物體所在平面為OXY平面，背景散斑所在平面為OX_oY_o平面，用數字圖像相關方法分別計算得到加載前后被測物體和反射鏡反射的背景散斑位移場(u_o，v_o)和(u_k，v_k)，

其中，(u_o，v_o)由被測物體表面變形和被測物體上方空氣折射率變化產生，(u_k，v_k)僅由反射鏡上方空氣折射率變化產生，由(u_k，v_k)采用最小二乘曲面擬合得到僅由物體上方空氣折射率變化引起的位移場(u′_o，v′_o)，將(u_o，v_o)對應減去(u′_o，v′_o)，即得到去除空氣折射率變化影響的位移場(u，v)；

d).設僅由物體表面變形引起的光線反射后的偏折角為(φ_x，φ_y)，由下式計算：

其中，u和v分別為加載前后僅由物體表面變形反映的散斑在x和y方向的位移，φ_x和φ_y為?光線垂直物體表面入射后的反射光線沿x和y方向的偏折角，被測物體平面OXY上的坐標(x，y)和散斑平面OX_oY_o上的坐標(x_o，y_o)之間的關系為：

e).物體變形較小時，即物體加載后表面形貌梯度的全場分布由下式計算：

由表面形貌梯度求得物體變形后真實形貌z，由下式計算：

物體變形后曲率κ_xx、κ_yy由下式計算：

。