[發(fā)明專利]一種高超聲速流場(chǎng)三維密度場(chǎng)測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110449996.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN113092056A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張俊;陳爽;吳運(yùn)剛;嚴(yán)來(lái)軍;殷可為
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心設(shè)備設(shè)計(jì)與測(cè)試技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01M9/06
• 分類號(hào): G01M9/06
• 代理公司: 成都智弘知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51275
• 代理人: 陳春

1.一種高超聲速流場(chǎng)三維密度場(chǎng)測(cè)量方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：在停風(fēng)狀態(tài)下，利用測(cè)量裝置對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行圖像采集，得到靜態(tài)背景斑點(diǎn)圖像；

S2：在吹風(fēng)狀態(tài)下，再次利用測(cè)量裝置對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行圖像采集，得到動(dòng)態(tài)背景斑點(diǎn)圖像；

S3：采用粒子圖像互相關(guān)算法解算出同一方向的靜態(tài)背景斑點(diǎn)圖像和動(dòng)態(tài)背景斑點(diǎn)圖像中斑點(diǎn)的位移矢量；

S4：根據(jù)費(fèi)馬原理和格拉斯通-戴爾定律，通過(guò)計(jì)算可獲得待測(cè)流場(chǎng)的每一個(gè)方向的定量折射率場(chǎng)和密度場(chǎng)分布的投影結(jié)果；

S5：根據(jù)投影結(jié)果，采用濾波反投影算法，重構(gòu)出待測(cè)流場(chǎng)的三維密度場(chǎng)分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于，所述測(cè)量裝置包括脈沖激光光源、導(dǎo)光構(gòu)件和相機(jī)，所述導(dǎo)光構(gòu)件和相機(jī)對(duì)應(yīng)設(shè)置在流場(chǎng)兩側(cè)，所述導(dǎo)光構(gòu)件傳導(dǎo)的光線同所述相機(jī)的光軸重合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量方法，其特征在于，多個(gè)所述導(dǎo)光構(gòu)件和多個(gè)相機(jī)沿流場(chǎng)周向?qū)?yīng)分布，脈沖激光光源發(fā)射的多條廣光線對(duì)應(yīng)穿過(guò)多個(gè)導(dǎo)光構(gòu)件后進(jìn)入流場(chǎng)，并通過(guò)多個(gè)相機(jī)對(duì)應(yīng)拍攝背景斑點(diǎn)圖像，以獲得多個(gè)靜態(tài)背景斑點(diǎn)圖像和動(dòng)態(tài)背景斑點(diǎn)圖像。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量方法，其特征在于，所述導(dǎo)光構(gòu)件包括擴(kuò)束勻光組件和背景板，所述相機(jī)的光軸垂直于背景板，且背景板具有隨機(jī)分布的斑點(diǎn)，斑點(diǎn)在相機(jī)上成像尺寸為3～5個(gè)像素，斑點(diǎn)與背景板互為黑白色；

脈沖激光光源發(fā)射的光線經(jīng)擴(kuò)束勻光組件后調(diào)整為多束均勻的光線照射在背景板上，均勻照明背景板。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量方法，其特征在于，在S1步驟中，需先調(diào)整相鄰導(dǎo)光構(gòu)件的導(dǎo)光方向之間的間隔為18-36°，流場(chǎng)位于相機(jī)與背景板之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量方法，其特征在于，在S1步驟中，預(yù)先根據(jù)流場(chǎng)的尺寸和相機(jī)的位置，確定背景板的尺寸；

根據(jù)確定的背景板尺寸，選擇相機(jī)的焦距鏡頭，并設(shè)定斑點(diǎn)成像尺寸像素，確定背景板上的斑點(diǎn)物理尺寸，然后制作背景板。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)量方法，其特征在于，所述脈沖激光光源對(duì)背景板正面照明或背面照明。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量方法，其特征在于，所述脈沖激光光源的脈沖寬度為5-100ns；且相機(jī)的有效曝光時(shí)間與脈沖寬度時(shí)間相同，以獲取流場(chǎng)的瞬態(tài)流場(chǎng)圖像。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量方法，其特征在于，所述脈沖激光光源通過(guò)多個(gè)分光構(gòu)件將光線分別均勻地分散至每個(gè)導(dǎo)光構(gòu)件。