CN105466498B - 一种高温环境下材料三维形变和温度同步测控装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种高温环境下材料三维形变和温度同步测控装置及方法，属于数字图像处理、结构形变及力学试验技术领域。该测控装置包括燃料装置、加载平台、数据采集单元、图像处理单元和同步控制单元。将燃料装置、加载平台、数据采集单元、图像处理单元分别通过信号线与同步控制单元连接，燃料装置通过燃气管道与加载平台连接。数据采集单元采集图像、温度信息，图像处理单元根据图像及温度信息计算其位移场、应变场、温度场。同步控制单元根据图像亮度、温度、加载的力和气体流量信息确定控制方法并控制对应装置。将装置与控制方法结合，提供一种高温环境下的三维形变和温度同步测控装置及方法，可实现模拟高温复杂环境下材料的氧化烧蚀、变形等试验。

Description

一种高温环境下材料三维形变和温度同步测控装置及方法

技术领域

本发明涉及一种高温环境下材料三维形变和温度同步测控装置及方法，属于数字图像处理、嵌入式控制、工程材料、结构形变及力学试验技术领域。

背景技术

随着航天航空技术的发展，先进飞行器成为发达国家和地区之间争相研究和发展的热点问题。其技术重点和难点是其热防护材料/结构在高温条件下的力学行为及其可靠性研究，因此亟待深入研究飞行器表面材料在高温条件下的力学行为和结构强度，以便于改进表面材料的力学性能，为飞行器提供能抗高温、性能好、重量轻的材料并形成能重复使用的热防护系统，保障飞行器的安全。

材料在高温条件下的力学性能以及承载结构在高温下的变形状态和破坏机理需要通过各种测控技术来获得。在高温复杂环境下对材料的变形、温度测量是研究其力学行为及其可靠性的最重要、最基本的技术手段，也是目前材料性能研究中的热点研究领域，然而目前材料高温热变形测控的理论和技术手段尚不成熟，这主要是由于高温环境的实验条件苛刻，空气对流、光辐射等对测量的影响较大，给材料高温变形测量带来很大困难，传统的常温情况下的形变、温度测量方法很难适用到高温环境下，而先进航天航空技术的发展很大程度上依赖于耐高温材料性能和结构的进步，因此急需发展适合于高温环境的材料三维形变、温度测量方法。发展材料的高温形变、温度测量技术，对了解热防护材料/结构的高温力学性能、热物理性能、抗热震性和氧化烧蚀性能水平等具有极其重要的价值。

现有的高温加热装置自动化程度不够高，尤其是实验室级别的加热装置，气体的流量比例缺乏智能调节，这样不仅会给高温氧化烧蚀的研究结果带来误差，而且还存在很多安全隐患，操作及其不方便。其次，现有的设备大部分都是通过采集高温环境下的图像保存后再分析，无法在实验过程中实时自动化分析结果并控制设备。因此，设计可燃气体和助燃气体智能配比，并实现通过实时分析图像信息，自动化控制高温加热设备的装置以及材料加载装置和数据采集单元的系统具有重要价值。再次，现有的高温变形测量技术大部分都局限于平面测量，无法反应材料在高温变形过程中的真实三维形变；现有的温度场测量技术大部分为接触式测量，且只能测量单点温度，非接触测量的测量范围受限，无法测量全场高温分布。所以研究材料高温三维形变、温度同步测控装置及方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温环境下材料三维形变和温度同步测控装置，该装置可实现模拟高温复杂环境下材料的氧化烧蚀、变形等实验。同时，在此测控装置的基础上提出了高温环境下材料三维形变和温度同步测控方法。

本发明的技术方案如下：

一种高温环境下材料三维形变和温度同步测控装置，其特征在于：该装置包括燃料装置、加载平台、图像处理单元、数据采集单元和同步控制单元，图像处理单元通过信号线与同步控制单元连接；所述燃料装置包括可燃气装置、助燃气装置、可燃气管道、助燃气管道7b、第一智能电磁气体流量计和第二智能电磁气体流量计，可燃气装置和助燃气装置分别通过可燃气管道和助燃气管道与混合气管道连接，在可燃气管道上安装第一智能电磁气体流量计,在助燃气管道上安装第二智能电磁气体流量计,在混合气管道上安装第三智能电磁气体流量计、气体喷嘴和电磁点火器，第一智能电磁气体流量计、第二智能电磁气体流量计、第三智能电磁气体流量计和电磁点火器分别通过信号线与同步控制单元连接；所述加载平台包括力加载装置，力加载装置通过信号线与同步控制单元连接，力加载装置的加载杆对准试件；所述数据采集单元包括第一摄像机、第二摄像机和红外测温仪，第一摄像机、第二摄像机和红外测温仪分别通过信号线与同步控制单元连接并对准试件；第一摄像机和第二摄像机分别通过数据线与图像处理单元连接。

本发明的另一技术特征在于：所述燃料装置还包括可燃气防爆柜和助燃气防爆柜，可燃气装置安装在可燃气防爆柜内，助燃气装置安装在助燃气防爆柜内；所述加载平台还包括燃烧室，在燃烧室壁上分别安装用于试验人员观测的第一观测窗口、第二观测窗口、第三观测窗口和第四观测窗口,在燃烧室内安装用于固定试件的第一试件夹、第二试件夹和气体喷嘴；第一摄像机、第二摄像机通过第二观测窗口对准试件。

本发明的又一技术特征在于：所述数据采集单元还包括第一高温补光灯和第二高温补光灯、第一偏光片、第二偏光片、第一滤波片和第二滤波片；第一高温补光灯、第二高温补光灯通过第三观测口和第四观测口对准试件；在第一摄像机镜头前设置第一滤波片并在前安装第一偏光片，在第二摄像机镜头前设置第二滤波片并在前安装第二偏光片，防止其他干扰光，以便获得高质量的图像，提高测量精度。

一种高温环境下材料三维形变和温度同步测控方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)在加载之前，对第一摄像机和第二摄像机进行双目标定，利用同步控制单元控制第一摄像机和第二摄像机同步拍摄未加载的试件图像L₀、R₀；对L₀、R₀根据标定的参数进行畸变校正，对校正后的L₀、R₀进行二维数字图像相关方法匹配，结合双目视觉成像原理计算得到初始试件全场三维坐标

2)加载开始，通过同步控制单元控制第一智能电磁气体流量计和第二智能电磁气体流量计调节气体比例；打开电磁点火器，对试件进行加热；控制第一摄像机和第二摄像机同步采集高温变形过程中的试件图像L_i、R_i(i＝1,2,3～n），n为采集的变形图像数量，实时计算L_i，R_i的最高亮度红外测温仪采集试件中心点的温度T₀；当温度恒定时，控制力加载装置，对试件加载力F；同步控制单元接收图像最高亮度、温度、气体流量、力并存储；

3)分别利用校正后的L_i、R_i与校正后的L₀进行二维数字图像相关运算，得到相对于L₀变形后的新图像L_i′、R_j′；对L_i′、R_i′进行类似步骤1)中的相关计算，得到试件加载后的三维坐标P_i(x_i,y_i,z_i)，遍历计算L_i′、R_i′图像得试件变形后的全场三维坐标

4)将试件加载前后的全场三维坐标相减，即得加载后的时间三维位移场取试件S₀(X,Y)对应半径为r的子区S_r局部位移u(x,y),v(x,y),w(x,y)和局部三维坐标(x,y,z)进行局部曲面拟合计算得S₀(X,Y)对应的位移梯度再根据拉格朗应变定理计算出子区S_r中心点不同方向的三维应变(ε_x,ε_y,ε_xy)，使用相同的子区S_r逐点计算试件所有的三维坐标点及对应的位移场，求出试件表面的三维应变场

5)根据改进的比色测温法结合红外测温仪遍历计算烧蚀过程的图像，即可得到试件图像的温度T，将烧蚀的图像坐标映射到试件的三维坐标上，即可得到试件烧蚀过程中的三维温度场

6)根据步骤1)，2)，3)，4)，5)测量得到试件在加载过程中的实时位移场、应变场、温度场以及加载过程中记录的试件图像最高亮度混合气体流量G_c，力F和温度T₀，用于实现对装置的同步控制，其控制策略如下：

通过分别实时调节第一摄像机和第二摄像机的曝光时间t₁、t₂，如果大于指定的亮度值，则减少曝光时间t₁、t₂；如果小于指定的亮度值，则增加曝光时间t₁、t₂；当温度T₀恒定，设定需要加载的力F₁和采集的力F与F₁之差ΔF，如果F＞F₁,通过同步控制单元控制力加载装置减少力F；F＜F₁,通过同步控制单元控制力加载装置增加力F，最终使得F与F₁之差在ΔF以内。当力F恒定，设定需要加载的温度T₁和采集的温度T₀与T₁之差ΔT，如果T₀＞T₁,通过同步控制单元控制调节第三智能电磁流量计使流量G_c减小；T₀＜T₁，调节第三智能电磁流量计使流量G_c增大，最终使得T₀与T₁之差在ΔT以内；最终实现高温环境下材料三维形变和温度同步测量及装置控制。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：将燃料装置、加载平台、数据采集单元、图像处理单元分别通过信号线与同步控制单元连接，实现设备之间的相互通信；可燃气装置和助燃气装置分别通过可燃气管道和助燃气管道与混合气管道连接，在可燃气管道上安装第一智能电磁气体流量计,在助燃气管道上安装第二智能电磁气体流量计,在混合气管道上安装第三智能电磁气体流量计、气体喷嘴和电磁点火器；自动控制第一智能电磁气体流量计与第二智能电磁气体流量计精确调节可燃气与助燃气的比例，防止发生爆炸等危险；自动控制第三智能电磁气体流量计，调节加热速率。第一摄像机、第二摄像机和红外测温仪分别通过信号线与同步控制单元连接并对准试件，实现对试件表面图像及温度的同步采集；第一摄像机和第二摄像机分别通过数据线与图像处理单元连接，图像处理单元实时通过数据采集单元采集的试件图像及温度信息，实现试件的三维位移场、变形场、温度场的同步测量；同步控制单元根据采集的温度、气体流量、力、图像亮度信息，实时通过第三智能电磁气体流量计的控制混合气管道气体流量以调节温度的加载，通过力加载装置调节力的加载，通过图像的亮度分析控制摄像机曝光时间；最终实现高温环境下材料三维形变和温度同步测量及装置控制，为研究高温材料的氧化、烧蚀、变形过程提供了一种新的试验平台及方法。

附图说明

图1为本发明提供的一种高温环境下材料三维形变及温度同步测控装置的结构原理示意图。

图2为一种高温环境下材料三维形变及温度同步测控方法流程图。

图中：1-燃料装置、2a-可燃气防爆装置、2b-助燃气防爆装置、3a-可燃气止回阀、3b-助燃气止回阀、4a-可燃气罐开关、4b-助燃气罐开关、5a-可燃气装置、5b-助燃气装置、6a-第一智能电磁气体流量计、6b-第二智能电磁气体流量计、6c-第三智能电磁气体流量计、7a-可燃气管道、7b-助燃气管道、7c-混合气管道、8-数据线、9-加载平台、10-燃烧室、11a-第一试件夹、11b-第二试件夹、12a-第一观测窗口、12b-第二观测窗口、12c-第三观测窗口、12d-第四观测窗口、13-气体喷嘴、14-电磁点火器、15-试件、16-力加载装置、17-加载杆、18-图像处理单元、19-数据采集单元、20a-第一高温补光灯、20b-第二高温补光灯、21a-第一偏光片、21b-第二偏光片、22a-第一滤波片、22b-第二滤波片、23a-第一摄像机、23b-第二摄像机、24-红外测温仪、25-同步控制单元。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2进一步说明本发明的具体结构、工作过程和实施方式。

图1为一种高温环境下材料三维形变及温度同步测控装置的结构原理示意图，该装置包括燃料装置1、加载平台9、图像处理单元18、数据采集单元19和同步控制单元25，图像处理单元18通过信号线与同步控制单元25连接；所述燃料装置1包括可燃气装置5a、助燃气装置5b、可燃气管道7a、助燃气管道7b、第一智能电磁气体流量计6a和第二智能电磁气体流量计6b，可燃气装置5a和助燃气装置5b分别通过可燃气管道7a和助燃气管道7b与混合气管道7c连接，在可燃气管道7a上安装第一智能电磁气体流量计6a,在助燃气管道7b上安装第二智能电磁气体流量计6b,在混合气管道7c上安装第三智能电磁气体流量计6c、气体喷嘴13和电磁点火器14，第一智能电磁气体流量计6a、第二智能电磁气体流量计6b、第三智能电磁气体流量计6c和电磁点火器14分别通过信号线与同步控制单元25连接；所述加载平台9包括力加载装置16，力加载装置16通过信号线与同步控制单元25连接，力加载装置16的加载杆17对准试件15；所述数据采集单元19包括第一摄像机23a、第二摄像机23b和红外测温仪24，第一摄像机23a、第二摄像机23b和红外测温仪24分别通过信号线与同步控制单元25连接并对准试件15；第一摄像机23a和第二摄像机23b分别通过数据线8与图像处理单元18连接；所述燃料装置1还包括可燃气防爆柜2a和助燃气防爆柜2b，可燃气装置5a安装在可燃气防爆柜2a内，助燃气装置5b安装在助燃气防爆柜2b内；所述加载平台9还包括燃烧室10，在燃烧室壁上分别安装第二观测窗口12b、第三观测窗口12c、第四观测窗口12d和用于试验人员观测的第一观测窗口12a,在燃烧室内安装用于固定试件的第一试件夹11a、第二试件夹11b和气体喷嘴13；第一摄像机23a、第二摄像机23b通过第二观测窗口12b对准试件15；所述数据采集单元19还包括第一高温补光灯20a和第二高温补光灯20b、第一偏光片21a、第二偏光片21b、第一滤波片22a和第二滤波片22b；第一高温补光灯20a、第二高温补光灯20b分别通过第三观测口12c和第四观测口12d对准试件15；在第一摄像机23a镜头前设置第一滤波片22a并在前安装第一偏光片21a，在第二摄像机23b镜头前设置第二滤波片22b并在前安装第二偏光片21b，防止其他干扰光，以便获得高质量的图像，提高测量精度。

图2为一种高温环境下材料三维形变及温度同步测控方法流程图，该方法包括如下步骤：

1)在加载之前，对第一摄像机和第二摄像机进行双目标定，得第一摄像机的投影矩阵M₁、径向畸变参数K₁和切向畸变参数P₁，以及第二摄像机投影矩阵M₂、径向畸变参数K₂和切向畸变参数P₂；利用同步控制单元控制第一摄像机和第二摄像机同步拍摄未加载的试件图像L₀、R₀；L₀与R₀分别通过畸变参数K₁、K₂、P₁、P₂校正图像，并在校正的L₀上选取一个种子点S₀(X,Y)，以S₀(X,Y)为中心取一个半径为r的子区S_r与校正的R₀进行二维数字图像相关匹配，得到S₀(X,Y)在校正的R₀中对应点S₀’(X′,Y′)；利用双目视觉成像原理，结合投影矩阵M₁、M₂计算试件加载前S₀(X,Y)对应的三维坐标P₀(x₀,y₀,z₀)；以S₀为初始点，遍历计算L₀、R₀得到初始试件全场三维坐标

2)加载开始，通过同步控制单元控制第一智能电磁气体流量计和第二智能电磁气体流量计，调节好可燃气流量G_a与助燃气流量G_b；打开第三智能电磁气体流量计并记录当前混合气体流量G_c，打开电磁点火器，对试件进行加热；控制第一摄像机和第二摄像机同步采集高温变形过程中的试件图像L_i、R_i(i＝1,2,3～n)，n为采集的变形图像数量，实时计算L_i的最高亮度I_m，红外测温仪采集试件中心点的温度T₀；当温度恒定时，控制力加载装置，对试件加载力F；同步控制单元接收图像最高亮度、温度、气体流量、力并存储；

3)分别利用校正后的L_i、R_i与校正后的L₀进行二维数字图像相关运算，得到相对于L₀变形后的新图像L_i′、R_j′；对L_i′、R_i′进行类似步骤1)中的相关计算，得到试件加载后的三维坐标P_i(x_i,y_i,z_i)，遍历计算L_i′、R_i′图像得试件变形后的全场三维坐标

4)将试件加载前后的全场三维坐标相减，得加载后带有噪声的三维位移场取试件S₀(X,Y)对应半径为r的子区S_r局部位移u(x,y),v(x,y),w(x,y)和局部三维坐标(x,y,z)进行局部曲面拟合计算得S₀(X,Y)对应的位移梯度，其拟合计算公式见(1-1)；

子区S_r的局部位移u(x,y),v(x,y),w(x,y)和局部三维坐标(x,y,z)已知，通过公式(1-1)求得对应系数(a₀,a₁,a₂,a₃,a₄,a₅),(b₀,b₁,b,b₃,b₄,b₅),(c₀,c₁,c₂,c₃,c₄,c₅)，通过对应系数得子区S_r中心点的位移梯度再根据拉格朗应变定理计算出子区S_r中心点不同方向的三维应变(ε_x,ε_y,ε_xy)计算公式见(1-2)：

其中ε_x为试件x方向应变，ε_y为试件y方向应变，ε_xy为试件主应变；使用相同的子区S_r逐点计算试件所有的三维坐标点及对应的位移场，求出试件表面的三维应变场

5)根据改进的比色测温法结合红外测温仪可测得试件表面的温度场，其测量公式为(1-3)：

其中，C₂为第二辐射常数，B_RG为图像亮度比色值，为红外测温仪测量点的图像亮度比色值，λ_G为试件加热时反射绿光波长；λ_R为试件加热时反射蓝光波长；通过公式(1-3)逐点遍历计算烧蚀过程的图像，即可得到试件图像的温度T，将烧蚀的图像坐标映射到试件的三维坐标上，即可得到试件烧蚀过程中的三维温度场

6)根据步骤1)，2)，3)，4)，5)得到试件在加载过程中的实时位移场、应变场、温度场以及加载过程中记录的混合气体流量G_c，力F，温度T₀和试件图像最高亮度I_m，用于实现对装置的同步控制，其控制策略如下：

7)通过分别实时调节第一摄像机和第二摄像机的曝光时间t₁、t₂，如果大于指定的亮度值，则减少曝光时间t₁、t₂；如果小于指定的亮度值，则增加曝光时间t₁、t₂；当温度T₀恒定，设定需要加载的力F₁和采集的力F与F₁之差ΔF，如果F＞F₁,通过同步控制单元控制力加载装置减少力F；F＜F₁,通过同步控制单元控制力加载装置增加力F，最终使得F与F₁之差在ΔF以内。当力F恒定，设定需要加载的温度T₁和采集的温度T₀与T₁之差ΔT，如果T₀＞T₁,通过同步控制单元控制调节第三智能电磁流量计使流量G_c减小；T₀＜T₁，调节第三智能电磁流量计使流量G_c增大，最终使得T₀与T₁之差在ΔT以内；最终实现高温环境下材料三维形变和温度同步测量及装置控制。

Claims (3)

1.一种高温环境下材料三维形变和温度同步测控方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)搭建同步测控装置，该装置包括燃料装置(1)、加载平台(9)、图像处理单元(18)、数据采集单元(19)和同步控制单元(25)，图像处理单元(18)通过信号线与同步控制单元(25)连接；所述燃料装置(1)包括可燃气装置(5a)、助燃气装置(5b)、可燃气管道(7a)、助燃气管道(7b)、第一智能电磁气体流量计(6a)和第二智能电磁气体流量计(6b)，可燃气装置(5a)和助燃气装置(5b)分别通过可燃气管道(7a)和助燃气管道(7b)与混合气管道(7c)连接，在可燃气管道(7a)上安装第一智能电磁气体流量计(6a),在助燃气管道(7b)上安装第二智能电磁气体流量计(6b),在混合气管道(7c)上安装第三智能电磁气体流量计(6c)、气体喷嘴(13)和电磁点火器(14)，第一智能电磁气体流量计(6a)、第二智能电磁气体流量计(6b)、第三智能电磁气体流量计(6c)和电磁点火器(14)分别通过信号线与同步控制单元(25)连接；所述加载平台(9)包括力加载装置(16)，力加载装置(16)通过信号线与同步控制单元(25)连接，力加载装置(16)的加载杆(17)对准试件(15)；所述数据采集单元(19)包括第一摄像机(23a)、第二摄像机(23b)和红外测温仪(24)，第一摄像机(23a)、第二摄像机(23b)和红外测温仪(24)分别通过信号线与同步控制单元(25)连接并对准试件(15)；第一摄像机(23a)和第二摄像机(23b)分别通过数据线(8)与图像处理单元(18)连接；

2)在加载之前对第一摄像机和第二摄像机进行双目标定，利用同步控制单元控制第一摄像机和第二摄像机同步拍摄未加载的试件图像L₀、R₀；对L₀、R₀根据标定的参数进行畸变校正，对校正后的L₀、R₀进行二维数字图像相关方法匹配，结合双目视觉成像原理计算得到初始试件全场三维坐标

3)加载开始，通过同步控制单元控制第一智能电磁气体流量计和第二智能电磁气体流量计调节气体比例；打开电磁点火器，对试件进行加热；控制第一摄像机和第二摄像机同步采集高温变形过程中的试件图像L_i、R_i,i＝1,2,3～n,n为采集的变形图像数量，实时计算L_i，R_i的最高亮度红外测温仪采集试件中心点的温度T₀；当温度恒定时，控制力加载装置，对试件加载力F；同步控制单元接收图像最高亮度、温度、气体流量、力并存储；

4)分别利用校正后的L_i、R_i与校正后的L₀进行二维数字图像相关运算，得到相对于校正后的L₀变形后的新图像L_i′、R_j′；对L_i′、R_i′进行类似步骤2)中的相关计算，得到试件加载后的三维坐标P_i(x_i,y_i,z_i)，遍历计算L_i′、R_i′图像得试件变形后的全场三维坐标

5)将试件加载前后的全场三维坐标相减，得加载后的时间三维位移场取试件S₀(X,Y)对应半径为r的子区S_r局部位移u(x,y),v(x,y),w(x,y)和局部三维坐标(x,y,z)进行局部曲面拟合计算得S₀(X,Y)对应的位移梯度再根据拉格朗应变定理计算出子区S_r中心点不同方向的三维应变(ε_x,ε_y,ε_xy)，使用相同的子区S_r逐点计算试件所有的三维坐标点及对应的位移场，求出试件表面的三维应变场

6)根据改进的比色测温法结合红外测温仪采集的温度T₀，遍历计算烧蚀过程的图像得到试件图像的温度T，将烧蚀的图像坐标映射到试件的三维坐标上，得试件烧蚀过程中的三维温度场

7)根据步骤1)，2)，3)，4)，5)测量得试件在加载过程中的实时位移场、应变场、温度场以及加载过程中记录的试件图像最高亮度混合气体流量G_c，力F和温度T₀，用于实现对装置的同步控制，其控制策略如下：

通过分别实时调节第一摄像机和第二摄像机的曝光时间t₁、t₂，如果大于指定的亮度值，则减少曝光时间t₁、t₂；如果小于指定的亮度值，则增加曝光时间t₁、t₂；当温度T₀恒定，设定需要加载的力F₁和采集的力F与F₁之差ΔF，如果F＞F₁,通过同步控制单元控制力加载装置减少力F；F＜F₁,通过同步控制单元控制力加载装置增加力F，最终使得F与F₁之差在ΔF以内；当力F恒定，设定需要加载的温度T₁和采集的温度T₀与T₁之差ΔT，如果T₀＞T₁,通过同步控制单元控制调节第三智能电磁流量计使流量G_c减小；T₀＜T₁，调节第三智能电磁流量计使流量G_c增大，最终使得T₀与T₁之差在ΔT以内；最终实现高温环境下材料三维形变和温度同步测量及装置控制。

2.按照权利要求1所述的一种高温环境下材料三维形变和温度同步测控方法，其特征在于：所述燃料装置(1)还包括可燃气防爆柜(2a)和助燃气防爆柜(2b)，可燃气装置(5a)安装在可燃气防爆柜(2a)内，助燃气装置(5b)安装在助燃气防爆柜(2b)内；所述数据采集单元(19)还包括第一高温补光灯(20a)和第二高温补光灯(20b)；所述加载平台(9)还包括燃烧室(10)，在燃烧室壁上分别安装第一观测窗口(12a)、第二观测窗口(12b)、第三观测窗口(12c)和第四观测窗口(12d)；实验人员通过所述第一观测窗口(12a)进行观测；第一摄像机(23a)和第二摄像机(23b)通过第二观测窗口(12b)对准试件(15)；第一高温补光灯(20a)和第二高温补光灯(20b)分别通过第三观测窗口(12c)和第四观测窗口(12d)对准试件(15)；所述的气体喷嘴(13)在燃烧室内，该燃烧室内还安装有用于固定试件的第一试件夹(11a)和第二试件夹(11b)。

3.按照权利要求2所述的一种高温环境下材料三维形变和温度同步测控方法，其特征在于：所述数据采集单元(19)还包括第一偏光片(21a)、第二偏光片(21b)、第一滤波片(22a)和第二滤波片(22b)；所述第一滤波片(22a)和第一偏光片(21a)依次安装在第一摄像机(23a)镜头前，第二滤波片(22b)和第二偏光片(21b)依次安装在第二摄像机(23b)镜头前。