[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

技術領域

本發明涉及一種利用數字相關圖像技術測量物體在高溫環境下的變形，屬于固體力學、材料科學、光學實驗技術領域。

背景技術

在航空航天、微電子等領域，常有薄板結構工作在高溫環境下的情況，薄板結構的表面變形對于考察薄板的性能變化和是否失效具有重要意義。

常規的測量物體表面變形的方法如電測法是在物體表面貼應變片測應變，然后積分求出位移，此方法只能測出面內變形，而且非全場測量，后期發展的光測法雖然一定程度上滿足了面外變形測量，但也沒有完全全場測量的方法，而且對于高溫下空氣折射率變化的影響無法修正，所以高溫下物體表面變形的準確的測量方法一直是一個空缺。

數字圖像相關方法實現了一般情況下的非接觸測量，利用物體表面自然紋理或者噴涂散斑，用相機記錄變形前后的散斑圖像，由數字相關算法求解出位移場，作為一種非接觸全場的量的方法被廣泛推廣。但在高溫復雜環境下，由于存在空氣折射率變化等不利因素，使得圖像記錄并不精確，直接測得的位移場存在很大誤差，需要修正和改進。

發明內容：

本發明提供一種物體在高溫環境下物體變形測量方法，該方法可對高溫環境下物體的表面變形進行非接觸、全場測量，去除了空氣折射率變化帶來的影響，提高了測量的準確度。

本發明技術方案如下：

一種高溫環境下物體變形測量方法，其特征在于該方法采用如下步驟：

a).高溫環境下物體變形測量裝置及方法采用物體在高溫環境下物體變形測量裝置，該裝置包括該裝置包括背景散斑、高溫加載平臺、分光鏡、反射鏡、支架、CCD相機及含有計算程序的計算機；

被測物體置于高溫加載平臺上的反射鏡上，背景散斑為人工噴涂的隨機分布黑色斑點圖，實驗時光源照亮光斑，用CCD相機拍攝經過物體表面和反射鏡反射的背景散斑；

將被測物體置于高溫加載平臺上的反射鏡上，CCD相機拍攝經過兩次反射后的背景散斑，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，被測物體為b，且?這樣被測物體和反射鏡視為在同一平面上；

b).利用在高溫加載平臺進行加載，在高溫環境下記錄溫度T、載荷P、電場強度E、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)二維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)；

u=uo-uo′v=vo-vo′]]>

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