[发明专利]一种表面能流密度测量系统和方法

权利要求书

1.一种表面能流密度测量系统，用于间接测量接收面表面能流密度，包括光斑成像装置、图像采集装置和图像处理装置，图像采集装置采集光斑成像装置表面的图像信息，并由图像处理装置进行处理，计算能流密度分布；其特征在于，所述光斑成像装置沿着接收面运动，运动轨迹覆盖整个接收面。

2.如权利要求1所述的一种表面能流密度测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括运动辅助机构，所述光斑成像装置与运动辅助机构活动连接并通过运动辅助机构沿着接收面运动，运动轨迹覆盖整个接收面。

3.如权利要求2所述的一种表面能流密度测量系统，其特征在于，所述运动辅助机构为导轨；所述光斑成像装置一端或两端连接导轨并通过导轨沿着接收面滑动或翻转，运动轨迹覆盖整个接收面。

4.如权利要求2所述的一种表面能流密度测量系统，其特征在于，所述运动辅助机构为转轴；所述光斑成像装置一端与转轴枢接，沿着接收面绕转轴旋转，运动轨迹覆盖整个接收面。

5.如权利要求1所述的一种表面能流密度测量系统，其特征在于，所述光斑成像装置为表面具有漫反射特性的板，所述图像采集装置为摄像机，所述图像处理装置为具有图像处理能力的计算机；所述板的表面涂有均匀涂层材料，该涂层材料为具有漫反射特性的防水涂料。

6.如权利要求1所述的一种表面能流密度测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括参数测量装置，该参数测量装置具体包括：热流计，用于采集接收面表面热流密度；红外测温仪，用于测量接收面表面温度；风速仪，用于测量接收面周围风速；大气温度传感器，用于测量接收面周围环境温度。

7.一种表面能流密度测量方法，用于间接测量接收面表面能流密度，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在接收面周围安装运动辅助机构，将光斑成像装置与运动辅助机构连接；光斑成像装置通过运动辅助机构沿着接收面运动，运动轨迹覆盖整个接收面；

(2)图像采集装置实时采集光斑成像装置表面的图像信息，获得一组表面光斑图像；将所得光斑图像信息传输给图像处理装置，由图像处理装置进行处理，得到完整的光斑图；

(3)提取光斑图中各点的灰度值，建立光斑图中像点位置和接收面表面物点位置的相互对应关系；坐标标定完成后，提取采集到的光斑图的灰度值，并与接收面的坐标点对应起来；

(4)确定灰度值和接收面能流密度间的换算系数F_c；

(5)根据换算系数F_c计算得到接收面能流密度分布。

8.如权利要求7所述的一种表面能流密度测量方法，其特征在于，所述运动辅助机构为导轨；所述光斑成像装置一端或两端连接导轨并通过导轨沿着接收面滑动或翻转，运动轨迹覆盖整个接收面。

9.如权利要求7所述的一种表面能流密度测量方法，其特征在于，所述运动辅助机构为转轴；所述光斑成像装置一端与转轴枢接，沿着接收面绕转轴旋转，运动轨迹覆盖整个接收面。

10.如权利要求7所述的一种表面能流密度测量方法，其特征在于，所述步骤(4)中，换算系数F_c分别采用公式标定法和热流计标定法求得，并对两种方法得到的结果取均值从而确定F_c；通过参数测量装置测量所需参数，具体包括：热流计，用于采集接收面表面热流密度；红外测温仪，用于测量接收面表面温度；风速仪，用于测量接收面周围风速；大气温度传感器，用于测量接收面周围环境温度。