[發明專利]一種1200℃有氧高溫環境下抑制散斑圖像抖動試驗裝置

有效

• 申請號: 201810255572.2
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108519401B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 吳大方;林鷺勁;任浩源
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01B11/16
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;盧紀

1.一種1200℃有氧高溫環境下抑制散斑圖像抖動試驗裝置，其特征在于，包括：輕質高溫陶瓷板(1)、正交石英燈加熱陣列(2)、透光窗口(3)、輕質陶瓷隔熱框(4)、散斑顆粒(5)、平板試驗件(6)、石英玻璃方框(7)、隔熱透光通道(8)、透光孔(9)、CMOS相機(10)、帶通濾波片(11)、鏡頭(12)與圖像處理計算機(13)；輕質高溫陶瓷板(1)安裝在正交石英燈加熱陣列(2)的前、后兩面，輕質陶瓷隔熱框(4)套裝在正交石英燈加熱陣列(2)的四周，使加熱區域形成一個封閉空間，限制熱空氣的流動；正交石英燈加熱陣列(2)發出紅外輻射光，對表面制有散斑顆粒(5)的平板試驗件(6)進行加熱；透明的石英玻璃方框(7)套裝在平板試驗件(6)的四周，進一步壓縮平板試驗件(6)表面近旁熱空氣的流動區域；隔熱透光通道(8)安裝在正交石英燈加熱陣列(2)中部的透光窗口(3)與CMOS相機(10)之間，并靠近正交石英燈加熱陣列(2)一側；當平板試驗件(6)被加熱后，其表面的散斑顆粒(5)隨著平板試驗件(6)的變形改變其相對位置；散斑顆粒(5)在常溫下的初始位置信號以及高溫下產生移動后的位置信號將透過正交石英燈加熱陣列(2)中部的透光窗口(3)到達安裝有帶通濾波片(11)的CMOS相機(10)前部的鏡頭(12)，通過圖像處理計算機(13)對散斑顆粒(5)的位置變化進行存儲和處理；綜合采用輕質高溫陶瓷板(1)、輕質陶瓷隔熱框(4)、石英玻璃方框(7)、帶有透光孔(9)的隔熱透光通道(8)形成多層次多區段空間封閉及區域隔離措施，在光學信息傳遞路徑內有效抑制熱空氣的抖動，獲得高溫氧化環境下平板試驗件(6)前表面高溫變形的清晰散斑圖像和全場位移；

石英玻璃方框(7)的外邊界尺寸與平板試驗件(6)大小相同，由5mm厚的石英玻璃板制成；石英玻璃方框(7)的透光性能優良，平板試驗件(6)表面套裝石英玻璃方框(7)后，即限制了平板試驗件(6)受熱表面區域的熱空氣流動；也不影響紅外輻射光線對平板試驗件(6)表面的加熱狀態；

使用熔點高達1700℃的石英玻璃板制作石英玻璃方框(7)，使其能夠在1200℃的高溫熱環境下安全可靠地工作；

矩形隔熱透光通道(8)的外壁由1mm厚的耐高溫鎳基不銹鋼板焊接而成，外邊界尺寸為70mm×70mm×150mm；

隔熱透光通道(8)的中心部位有一直徑為3cm貫穿透光孔(9)，由厚度為1mm的石英玻璃管制成；CMOS相機(10)經細長的透光孔(9)可觀察記錄到平板試驗件(6)表面高溫散斑圖像的變化情況；

隔熱透光通道(8)的不銹鋼板外壁與石英玻璃透光孔(9)之間填充有耐高溫柔性隔熱材料，使得透光孔(9)內的溫度在高溫試驗中不出現快速的變化，防止高溫熱空氣產生抖動。

2.根據權利要求1所述的1200℃有氧高溫環境下抑制散斑圖像抖動試驗裝置，其特征在于：兩層石英燈加熱陣列相互垂直安裝，去掉中部的少數石英燈加熱管，從而在正交石英燈加熱陣列(2)中部形成一個30mm×30mm的方形透光窗口(3)，以便CMOS相機(10)能夠觀察采集到平板試驗件(6)受熱面的高溫變形信息。

3.根據權利要求1所述的1200℃有氧高溫環境下抑制散斑圖像抖動試驗裝置，其特征在于：正交石英燈加熱陣列(2)生成高達1200℃的有氧高溫環境，與高速飛行器在大氣中飛行時的有氧熱環境相符合。

4.根據權利要求1所述的1200℃有氧高溫環境下抑制散斑圖像抖動試驗裝置，其特征在于：正交石英燈加熱陣列(2)對平板試驗件(6)受熱面進行單側面加熱，可模擬與氣動加熱狀態近似的具有熱面和冷面差別的單側面加熱環境。