[发明专利]一种非接触式应变场与温度场同步测试系统及其测试方法

权利要求书

1.一种非接触式应变场与温度场同步测试系统，其特征在于：包括待测区域、第一光源照射器、第二光源照射器、应变场测试子装置、激发辐射温度场测试子装置、热辐射温度场测试子装置以及工作站，所述第一光源照射器和第二光源照射器分别呈斜向对称布置在所述待测区域的前方，所述应变场测试子装置、激发辐射温度场测试子装置和热辐射温度场测试子装置依次从近到远布置于所述待测区域前方的同一区域并分别与所述工作站通讯连接，所述应变场测试子装置、激发辐射温度场测试子装置和热辐射温度场测试子装置的下方沿光路依次布置有第一分光棱镜、第二分光棱镜和分光镜。

2.根据权利要求1所述的非接触式应变场与温度场同步测试系统，其特征在于：所述第一光源照射器采用常亮短波光源照射器，发出常亮短波光源照射待测区域。

3.根据权利要求2所述的非接触式应变场与温度场同步测试系统，其特征在于：所述第二光源照射器采用脉冲激光光源照射器，发出脉冲激光光源照射待测区域。

4.根据权利要求1-3之一所述的非接触式应变场与温度场同步测试系统的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

将待测对象放置在待测区域内，并对待测对象的表面喷涂荧光涂层，利用耐高温材料或物理划痕手段，在荧光涂层表面制备散斑图案；

由第一光源照射器和第二光源照射器同步发出光源照射待测对象，待测对象的表面区域同步发出反射光、荧光涂层激发的荧光信号和待测对象自身温度而发出的红外辐射能量，分别通过第一分光棱、第二分光棱镜和分光镜反射后，分别由应变场测试子装置、激发辐射温度场测试子装置和热辐射温度场测试子装置采集并存储于工作站，由工作站处理后，同步获得测对象表面区域的应变场、激发辐射温度场和热辐射温度场；

根据待测对象表面区域的激发辐射温度场与热辐射温度场测试结果，并结合两种测温方式的高精度测温区间，逐点择优选取精度较高的测温结果作为测试温度；

根据待测对象表面区域的空间坐标，对应变场与温度场测试结果进行插值，得到待测对象表面区域在测试时的应变场和温度场。

5.根据权利要求4所述的非接触式应变场与温度场同步测试系统的测试方法，其特征在于：所述获得待测对象表面区域的应变场的方法：

由第一光源照射器发出常亮短波光源照射待测对象，待测对象表面区域的反射光经第一分光棱镜反射后，由应变场测试子装置采集，得到散斑图像并存储于工作站；在工作站内，通过基于单相机虚拟双目立体视觉原理的三维数字图像相关方法分析散斑图像的灰度分布特征，从而获得待测对象表面区域的应变场。

6.根据权利要求4所述的非接触式应变场与温度场同步测试系统的测试方法，其特征在于：所述获得待测对象表面区域的激发辐射温度场的方法：

由第二光源照射器发出脉冲激光光源照射待测对象，待测对象表面的荧光涂层在脉冲激光光源的激发下发出荧光信号，该荧光信号透过第一分光棱镜，经第二分光棱镜反射后，由激发辐射温度场测试子装置采集，得到荧光图像并存储于工作站；在工作站内，处理得到荧光图像的强度比场，根据荧光图像的强度比-温度曲线，从而获得待测对象表面区域的激发辐射温度场。

7.根据权利要求4所述的非接触式应变场与温度场同步测试系统的测试方法，其特征在于：所述获得待测对象表面区域的热辐射温度场的方法：

由待测对象自身温度而发出的红外辐射能量，依次透过第一分光棱、第二分光棱镜，经分光镜反射后，由热辐射温度场测试子装置采集，得到红外辐射能量图像并存储于工作站；在工作站内，根据采集的红外辐射能量图像，结合待测对象表面材料的发射率，从而获得待测对象表面区域的热辐射温度场。