[发明专利]一种模型边缘烧蚀量动态测量技术

说明书

本发明公开了一种模型边缘烧蚀量动态测量技术，包括：分析模型自发光强度较弱的波段，选择对应波段的滤光片，削弱模型自发光相对相机成像清晰度的影响；对相机采集到的模型边缘烧蚀全图像进行亚像素边缘检测，在Canny边缘检测的基础上，通过列扫描删除模型边缘之外的像素点，提高图像边缘检测质量；利用相机采集标定板图像，计算图像的像素空间分辨率；对比图像中模型边缘烧蚀点各时刻相对初始时刻的变化量，结合标定得到的像素空间分辨率参数，计算模型边缘烧蚀点不同时刻的烧蚀量。本发明测量装置简单，操作易行，动态性能好，为材料的耐高温和抗烧蚀性能考核提供新的测试手段，为防热结构设计即材料选型提供更为丰富的试验数据支撑。

技术领域

本发明属于实验力学技术领域，更具体地说，本发明涉及一种模型边缘烧蚀量动态测量技术。

背景技术

当飞行器以高马赫数在空中长时间飞行时，气动加热问题非常突出，机体材料在高温环境下会发生烧蚀变形，严重危及飞行员的生命安全。因此，有必要通过实验对材料的防热性能进行评估，而烧蚀量是其评估的重要依据之一

烧蚀量测量方法可分为静态测量方法和动态测量方法。常用的千分尺烧蚀量测量法即属于典型的静态测量法：烧蚀前，在模型表面标记若干采样点，并利用千分尺测量其与基准面的距离；烧蚀后，测量相同采样点到基准面的距离；烧蚀前后采样点与基准面的距离变化，即为模型表面采样点的烧蚀量。该方法存在以下两方面不足：(1)无法获取实验过程中模型烧蚀量实时变化结果；(2)烧蚀前后测量采样点的对准难度较大。

典型的烧蚀量动态测量方法主要有：激光定位法，利用激光信号驱动步进装置，根据模型送进距离计算烧蚀量，该方法多用于单点测量，虽然测量精度较高，但对送进机构精度及实验环境要求严苛；铂-钨线烧蚀测量法，将烧蚀区域的电信号变化转换为烧蚀量，理论上可进行多线测量，但仅适用于导电烧蚀产物；超声测量法，通过识别超声波发射信号和接收信号计算模型边缘烧蚀量，测量精度较高，但不适用于高温流场实验环境。

为了解决上述问题，发明了一种模型边缘烧蚀量动态测量技术，可获取实验过程中模型边缘不同时刻的烧蚀量，简单、易行，更有助于分析模型材料防热性能。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种模型边缘烧蚀量动态测量技术，包括以下步骤：

步骤一、分析模型自发光强度较弱的波段，选择对应波段的滤光片，削弱模型自发光相对相机成像清晰度的影响；

步骤二、使用相机和步骤一得到的模型自发光强度较弱波段对应的滤光片，采集模型边缘烧蚀全图像，对相机采集到的模型边缘烧蚀全图像进行亚像素边缘检测，在Canny边缘检测的基础上，通过列扫描删除模型边缘之外的像素点，提高图像边缘检测质量；

步骤三、利用相机采集标定板图像，计算图像的像素空间分辨率；

步骤四、进行数字图像判读，对比图像中模型边缘烧蚀点各时刻相对初始时刻的变化量，结合步骤三标定得到的像素空间分辨率参数，计算模型边缘烧蚀点不同时刻的烧蚀量。

优选的是，其中，所述步骤一中，将模型边缘自发光分为以下几个波段：390nm～420nm、437nm～477nm、468nm～508nm、512nm～552nm、615nm～655nm、650nm～670nm、665nm～725nm和800nm～860nm，每个波段对应一个滤光片；所述步骤一的具体步骤包括：

步骤S11、将装有两个不同波段滤光片F_i、F_j的相机固定，并调节两台相机参数，使得两台相机的曝光时间和光圈大小相同；其中，装滤光片F_i的相机为相机i，装相滤光片F_j的相机为相机j；

步骤S12、利用两台相机同步采集模型边缘烧蚀图像；