[发明专利]流场成像的测量系统和主系统

说明书

本发明提供了一种流场成像的测量系统和主系统，该系统包括：挡光板、激光设备、飞行器实验模型、以及摄像装置；挡光板中设置有指定形状的通光孔；其中的指定形状与飞行器实验模型的待测量流场区域的垂直截面形状一致；挡光板用于，利用平行激光束，产生指定形状的平行光源；摄像装置用于，获取飞行器实验模型的待测量流场区域的成像结果。该方式中，挡光板的通光孔的形状，可以根据飞行器实验模型的外形以及待测量流场区域的垂直截面形状进行改变，进而改变平行光源的形状，改变方式更加方便快速，不需额外设计复杂光学元件，提高了测量效率，降低了测量成本，且满足了复杂曲面流场测量的需求。

技术领域

本发明涉及飞行器实验模型的流场成像技术领域，尤其是涉及一种流场成像的测量系统和主系统。

背景技术

高速飞行器表面附近的流场特性对飞行器的空气动力性能、飞行器结构设计和热防护等具有重要的影响，为了高速飞行器表面附近的流场特性，需要对飞行器的流场区域进行成像测量。相关技术中，针对平面流场，通常采用平面激光光源进行测量；针对曲面流场，通常需要设计特定的光学元件产生特定曲率的光源，测量具有特定曲率的流场；但是，针对多种不同外形飞行器的流场测量，需要根据每种飞行器的具体几何尺寸设计专门的光学元件，测量效率较低，成本较高，且通用性较差。另外，这种特定的光学元件，无法提供曲率不连续的光源，无法满足复杂曲面流场测量的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种流场成像的测量系统和主系统，以降低测量成本，提高测量的效率，且能够满足复杂曲面流场测量的需求。

第一方面，本发明实施例提供了一种流场成像的测量系统，系统包括：挡光板、激光设备、飞行器实验模型、以及摄像装置；挡光板中设置有指定形状的通光孔；其中，指定形状与飞行器实验模型的待测量流场区域的垂直截面形状一致；挡光板用于，利用平行激光束，产生指定形状的平行光源；其中，平行激光束通过激光设备生成；摄像装置用于，获取飞行器实验模型的待测量流场区域的成像结果；其中，飞行器实验模型的待测量流场区域与平行光源重合。

进一步的，激光设备包括激光器、扩束装置、准直装置；激光器、扩束装置以及准直装置同光轴设置；扩束装置的尺寸和准直装置的尺寸分别大于待测量流场区域的尺寸；其中，扩束装置位于激光器和准直装置的中间区域；扩束装置用于，将激光器产生的初始激光束进行扩束处理；准直装置用于，将扩束后的初始激光束进行准直处理，得到平行激光束其中，平行激光束的尺寸大于待测量流场区域。

进一步的，挡光板垂直于平行激光束放置；平行激光束垂直照射在挡光板上，穿过通光孔的平行激光束，通过通光孔的形状，形成与通光孔形状一致的指定形状的平行光源。

进一步的，摄像装置包括多个普通相机；多个普通相机设置于飞行器实验模型的待测量流场区域的上方位置；其中，每个普通相机负责拍摄待测量流场区域中的指定区域，以使普通相机对每个部分区域清晰对焦成像；所有普通相机的总拍摄区域覆盖待测量流场区域；摄像装置还用于：针对标定靶面的多个区域，利用普通相机，拍摄每个区域对应的图像；其中，标定靶面设置于飞行器实验模型的待测量流场区域上；标定靶面的形状与待测量流场区域的形状一致；标定靶面上等间距设置有标定点；利用普通相机对拍摄的指定区域的图像进行对焦处理，确定普通相机的标定相机参数。

进一步的，摄像装置包括光场相机；光场相机设置于飞行器实验模型的待测量流场区域的上方位置；摄像装置还用于：利用光场相机拍摄标定靶面，得到标定靶面的图像；其中，标定靶面设置于飞行器实验模型的待测量流场区域上；标定靶面的形状与待测量流场区域的形状一致；标定靶面上等间距设置有标定点；利用光场相机拍摄图像，对图像的不同区域进行对焦处理，确定光场相机的标定相机参数。

进一步的，摄像装置用于：利用标定完成的普通相机，获取飞行器实验模型的待测量流场区域的成像结果；或者，利用标定完成的光场相机，获取飞行器实验模型的待测量流场区域的成像结果。