[發(fā)明專(zhuān)利]流場(chǎng)成像的測(cè)量系統(tǒng)和主系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110310940.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113063560A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何霖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M9/06
• 分類(lèi)號(hào): G01M9/06;G01M9/04
• 代理公司: 北京超凡宏宇專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 榮穎佳

本發(fā)明提供了一種流場(chǎng)成像的測(cè)量系統(tǒng)和主系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：擋光板、激光設(shè)備、飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⒁约皵z像裝置；擋光板中設(shè)置有指定形狀的通光孔；其中的指定形狀與飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇郎y(cè)量流場(chǎng)區(qū)域的垂直截面形狀一致；擋光板用于，利用平行激光束，產(chǎn)生指定形狀的平行光源；攝像裝置用于，獲取飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇郎y(cè)量流場(chǎng)區(qū)域的成像結(jié)果。該方式中，擋光板的通光孔的形狀，可以根據(jù)飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷耐庑我约按郎y(cè)量流場(chǎng)區(qū)域的垂直截面形狀進(jìn)行改變，進(jìn)而改變平行光源的形狀，改變方式更加方便快速，不需額外設(shè)計(jì)復(fù)雜光學(xué)元件，提高了測(cè)量效率，降低了測(cè)量成本，且滿(mǎn)足了復(fù)雜曲面流場(chǎng)測(cè)量的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷牧鲌?chǎng)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種流場(chǎng)成像的測(cè)量系統(tǒng)和主系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高速飛行器表面附近的流場(chǎng)特性對(duì)飛行器的空氣動(dòng)力性能、飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和熱防護(hù)等具有重要的影響，為了高速飛行器表面附近的流場(chǎng)特性，需要對(duì)飛行器的流場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行成像測(cè)量。相關(guān)技術(shù)中，針對(duì)平面流場(chǎng)，通常采用平面激光光源進(jìn)行測(cè)量；針對(duì)曲面流場(chǎng)，通常需要設(shè)計(jì)特定的光學(xué)元件產(chǎn)生特定曲率的光源，測(cè)量具有特定曲率的流場(chǎng)；但是，針對(duì)多種不同外形飛行器的流場(chǎng)測(cè)量，需要根據(jù)每種飛行器的具體幾何尺寸設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的光學(xué)元件，測(cè)量效率較低，成本較高，且通用性較差。另外，這種特定的光學(xué)元件，無(wú)法提供曲率不連續(xù)的光源，無(wú)法滿(mǎn)足復(fù)雜曲面流場(chǎng)測(cè)量的需求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種流場(chǎng)成像的測(cè)量系統(tǒng)和主系統(tǒng)，以降低測(cè)量成本，提高測(cè)量的效率，且能夠滿(mǎn)足復(fù)雜曲面流場(chǎng)測(cè)量的需求。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種流場(chǎng)成像的測(cè)量系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：擋光板、激光設(shè)備、飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⒁约皵z像裝置；擋光板中設(shè)置有指定形狀的通光孔；其中，指定形狀與飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇郎y(cè)量流場(chǎng)區(qū)域的垂直截面形狀一致；擋光板用于，利用平行激光束，產(chǎn)生指定形狀的平行光源；其中，平行激光束通過(guò)激光設(shè)備生成；攝像裝置用于，獲取飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇郎y(cè)量流場(chǎng)區(qū)域的成像結(jié)果；其中，飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇郎y(cè)量流場(chǎng)區(qū)域與平行光源重合。

進(jìn)一步的，激光設(shè)備包括激光器、擴(kuò)束裝置、準(zhǔn)直裝置；激光器、擴(kuò)束裝置以及準(zhǔn)直裝置同光軸設(shè)置；擴(kuò)束裝置的尺寸和準(zhǔn)直裝置的尺寸分別大于待測(cè)量流場(chǎng)區(qū)域的尺寸；其中，擴(kuò)束裝置位于激光器和準(zhǔn)直裝置的中間區(qū)域；擴(kuò)束裝置用于，將激光器產(chǎn)生的初始激光束進(jìn)行擴(kuò)束處理；準(zhǔn)直裝置用于，將擴(kuò)束后的初始激光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理，得到平行激光束其中，平行激光束的尺寸大于待測(cè)量流場(chǎng)區(qū)域。

進(jìn)一步的，擋光板垂直于平行激光束放置；平行激光束垂直照射在擋光板上，穿過(guò)通光孔的平行激光束，通過(guò)通光孔的形狀，形成與通光孔形狀一致的指定形狀的平行光源。

進(jìn)一步的，攝像裝置包括多個(gè)普通相機(jī)；多個(gè)普通相機(jī)設(shè)置于飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇郎y(cè)量流場(chǎng)區(qū)域的上方位置；其中，每個(gè)普通相機(jī)負(fù)責(zé)拍攝待測(cè)量流場(chǎng)區(qū)域中的指定區(qū)域，以使普通相機(jī)對(duì)每個(gè)部分區(qū)域清晰對(duì)焦成像；所有普通相機(jī)的總拍攝區(qū)域覆蓋待測(cè)量流場(chǎng)區(qū)域；攝像裝置還用于：針對(duì)標(biāo)定靶面的多個(gè)區(qū)域，利用普通相機(jī)，拍攝每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的圖像；其中，標(biāo)定靶面設(shè)置于飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇郎y(cè)量流場(chǎng)區(qū)域上；標(biāo)定靶面的形狀與待測(cè)量流場(chǎng)區(qū)域的形狀一致；標(biāo)定靶面上等間距設(shè)置有標(biāo)定點(diǎn)；利用普通相機(jī)對(duì)拍攝的指定區(qū)域的圖像進(jìn)行對(duì)焦處理，確定普通相機(jī)的標(biāo)定相機(jī)參數(shù)。

進(jìn)一步的，攝像裝置包括光場(chǎng)相機(jī)；光場(chǎng)相機(jī)設(shè)置于飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇郎y(cè)量流場(chǎng)區(qū)域的上方位置；攝像裝置還用于：利用光場(chǎng)相機(jī)拍攝標(biāo)定靶面，得到標(biāo)定靶面的圖像；其中，標(biāo)定靶面設(shè)置于飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇郎y(cè)量流場(chǎng)區(qū)域上；標(biāo)定靶面的形狀與待測(cè)量流場(chǎng)區(qū)域的形狀一致；標(biāo)定靶面上等間距設(shè)置有標(biāo)定點(diǎn)；利用光場(chǎng)相機(jī)拍攝圖像，對(duì)圖像的不同區(qū)域進(jìn)行對(duì)焦處理，確定光場(chǎng)相機(jī)的標(biāo)定相機(jī)參數(shù)。

進(jìn)一步的，攝像裝置用于：利用標(biāo)定完成的普通相機(jī)，獲取飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇郎y(cè)量流場(chǎng)區(qū)域的成像結(jié)果；或者，利用標(biāo)定完成的光場(chǎng)相機(jī)，獲取飛行器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇郎y(cè)量流場(chǎng)區(qū)域的成像結(jié)果。