[發明專利]基于分區濾波的溫度變形測量方法及系統

有效

• 申請號: 202110382453.5
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113030174B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 馮雪;張金松;王錦陽;唐云龍;岳孟坤;屈哲
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01B11/16;G01J5/00
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本公開涉及一種基于分區濾波的溫度變形測量方法及系統，所述方法包括：利用圖像采集裝置采集被測物的表面在未加熱時的初始圖像、所述被測物的表面在加熱過程中的考核圖像，并利用溫度采集裝置采集所述被測物的表面的參考點在加熱過程中的參考溫度；提取所述初始圖像、所述考核圖像不同光學通道的光強，并根據提取到的光強及所述參考溫度，得到所述被測物表面的溫度場、變形場。本公開實施例通過在采集模塊的前端設置衰減模塊及濾波模塊，實現對被測物表面光強的分區衰減及濾波，消除被測物表面存在的大亮度梯度對采集圖像的不良影響，提升了被測物的溫度場、變形場測量的準確性。

技術領域

本公開涉及測量技術領域，尤其涉及一種基于分區濾波的溫度變形測量方法及系統。

背景技術

高溫熱考核是實現對熱防護材料/結構力學性能評估和改進的主要手段，高溫強光輻射是非接觸式光學測試方法主要面臨的技術挑戰，為解決這一技術難題，研究人員已經研發了窄帶濾波技術和單色光源補償照明的輻射抑制和高品質光學成像方法，這種方法對表面均一化輻射有顯著的抑制作用。但在高溫電弧風洞考核、石英燈熱考核中，由于加熱存在顯著的非均勻性，被測試件表面局部存在高輻射亮度，導致表面存在大亮度梯度，引發大光比成像難題，現有的單一波段窄帶濾波技術會導致局部灰度過高(過曝光)或灰度過低(欠曝光)。

發明內容

有鑒于此，本公開提出了一種基于分區濾波的溫度變形測量方法，所述方法包括：

利用圖像采集裝置采集被測物的表面在未加熱時的初始圖像、所述被測物的表面在加熱過程中的考核圖像，并利用溫度采集裝置采集所述被測物的表面的參考點在加熱過程中的參考溫度，其中，所述圖像采集裝置包括采集模塊、衰減模塊及濾波模塊，所述衰減模塊包括多個衰減片組成的衰減片陣列，所述濾波模塊包括窄帶濾波片，其中，各個衰減片的透光率與所述被測物被加熱時的輻射光強及所述窄帶濾波片的通帶相關，各個衰減片與所述被測物的表面區域一一映射；

提取所述初始圖像、所述考核圖像不同光學通道的光強，并根據提取到的光強及所述參考溫度，得到所述被測物表面的溫度場、變形場。

在一種可能的實施方式中，在對所述被測物進行熱考核之前，所述方法還包括：

根據所述采集模塊的成像參數及所述被測物被加熱時的輻射光強確定各個衰減片的透光率。

在一種可能的實施方式中，根據如下公式確定各個衰減片的透光率：

其中，K(T_ij)表示衰減片(i，j)在所述被測物的映射區域(i，j)的溫度達到T_ij時的透光率，L(T_ij)表示所述被測物的映射區域(i，j)被加熱到溫度T_ij時的輻射光強，a、f、m、u、t、γ均表示所述采集模塊的成像參數。

在一種可能的實施方式中，所述方法還包括：

根據所述窄帶濾波片的通帶及各個衰減片在所述被測物的映射區域的溫度確定所述被測物的各個映射區域被加熱時的輻射光強。

在一種可能的實施方式中，根據如下公式確定所述被測物的各個映射區域被加熱時的輻射光強：

其中，L(T_ij)表示所述被測物映射區域(i，j)被加熱到溫度T_ij時的輻射光強，λ₁、λ₂分別表示所述窄帶濾波片通帶的最小波長及最大波長，λ表示所述窄帶濾波片的中心波長，k表示玻爾茲曼常數，h表示普朗克常數，c表示光速，T_ij表示映射區域(i,j)的溫度。

在一種可能的實施方式中，所述提取所述初始圖像、所述考核圖像不同光學通道的光強，并根據提取到的光強及所述參考溫度，得到所述被測物表面的溫度場、變形場，包括：