CN107560769A - 一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统，包括依次安置在被测模型(8)上的薄层面光源(1)、第一滤镜(3)和压敏漆层(2)，所述的薄层面光源(1)与信号发生器(7)连接，并由其激发产生周期性的脉冲光，所述的压敏漆层(2)上方还设有接受压敏漆层(2)发生的信号光的相机，在相机的曝光口与压敏漆层(2)之间还设有第二滤镜(4)，所述相机还分别连接计算机(6)和所述信号发生器(7)。与现有技术相比，本发明具有模型表面适应性强，占用观察窗面积小，激发光场均匀等优点。
Description
技术领域
本发明涉及流动显示领域，尤其是涉及一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统。
背景技术
压敏漆，又称压敏漆，是一种先进非接触式光学测量技术，用来获取测量对象的表面压力分布，在空气动力学测试中具有广泛应用。
现有技术中，压敏漆测量系统一般由压敏漆(喷涂于待测模型表面)，光源，相机组成。压敏漆中含有发光材料，其在外置光源(通常为蓝紫光)的激发下可发射出较长波长的光信号(通常为红光)。该光信号的强度通常与模型表面压力成反比关系，因此可以通过CCD相机等设备记录压敏漆的光强变化，从而获得模型表面压力信息。与传统的压力测量方法相比，压敏漆技术具有流场干扰小，高空间分辨率，全场测量等优势。但是，在一些测试环境中，由于场地与模型的限制，外置光源与相机很难同时布置；外置光源无法给压敏漆提供均匀的激发光源。这些局限性限制了压敏漆的使用范围。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统，包括依次安置在被测模型上的薄层面光源、第一滤镜和压敏漆层，所述的薄层面光源与信号发生器连接，并由其激发产生周期性的脉冲光，所述的压敏漆层上方还设有接受压敏漆层发生的信号光的相机，在相机的曝光口与压敏漆层之间还设有第二滤镜，所述相机还分别连接计算机和所述信号发生器。
优选的，所述的薄层面光源为柔性薄层面光源。
更优选的，所述的柔性薄层面光源为柔性有机发光二极管。
优选的，所述的薄层面光源的发光光谱与所述压敏漆层的激发光谱高度重合。此处的高度指的是两者的激发光谱的重合度达到50％以上，最好能做到基本一致。
优选的，所述的压敏漆层的厚度不大于10μm，其包括黏着剂和分布在黏着剂内的发光分子，其中，发光分子在溶剂与黏着剂混合物中的含量为0.1-10mg/ml，此处的黏着剂混合物为溶剂与黏着剂的混合物，在压敏漆制备过程中，发光分子先溶于有机溶剂中，再加入适量黏着剂，最后喷涂或浸渍于粒子表面，溶剂的添加量根据粘度等要求可作出适应性改变。压敏漆层的透光率大于50％，从而使得足够的激发光源穿透涂层，保证压敏漆信号强度。
优选的，所述的第一滤镜用于过滤除去在光谱上，薄层面光谱所产生的脉冲光中与压敏漆层发生的信号光中波段重合的部分。
优选的，所述的第二滤镜用于过滤除去光谱上，除压敏漆发生的信号光外之外的其他所有波段的光。
优选的，所述的相机的开始曝光的时刻由信号发生器控制，并满足：相机的曝光时间与单个周期内薄层面光源的点亮时间相等。
优选的，所述的信号发生器用于周期性点亮所述使薄层面光源的周期性方波脉冲信号，并满足：所述方波脉冲信号的高电平占空比不大于20％，以保证系统热效应引起的测量误差小于1％。
本发明的工作原理为：
在工作状态下时，信号发生器供给周期性脉冲信号，周期性点亮薄层面光源。薄层面光源在此信号驱动下，发出脉冲光。此脉冲光经过第一滤镜滤光，得到不包含压敏漆层发光波段的激发光。在此激发光激发下，压敏漆层发出与表面压力大小相关的信号光。此信号经过第二滤镜滤光，最终到达相机，并被相机收集。最后经过计算机处理，即得到被测表面全场压力分布。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)由于采用了柔性光源，本发明可以适应在测量时有形变和位移的被测模型。
2)由于采用了内置光源，本发明可以减小测试时对观察窗的大小要求，可以适应更多测试条件。
3)由于采用了面光源，本发明可以提供稳定而均匀的激发光场，减小测量时由于光源光场变化与不均匀带来的误差。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的实施例1的具体测试示意图；
图3为本发明与传统的压敏漆压力测试系统的压力标定结果对比图；
图中，1-薄层面光源，2-压敏漆层，3-第一滤镜，4-第二滤镜，5-相机，6-计算机，7-信号发生器，8-被测模型，9-真空泵，10-阀门，11-压力容器，12-亚克力观察窗，13-压力阀，14-UV-LED阵列。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
以下各实施例中的原料如无特别说明，则表示均为普通市售产品。
实施例1
一种基于薄层面光源1与压敏漆的全场压力测试系统，其结构如图1所示，包括依次安置在被测模型8上的薄层面光源1、第一滤镜3和压敏漆层2，薄层面光源1与信号发生器7连接，并由其激发产生周期性的脉冲光，压敏漆层2上方还设有接受压敏漆层2发生的信号光的相机5，在相机5的曝光口与压敏漆层2之间还设有第二滤镜4，相机5还分别连接计算机6和信号发生器7。
其中，薄层面光源1为柔性有机发光二极管(即OLED)，薄层面光源1的发光光谱与压敏漆层2的激发光谱高度重合，压敏漆层2(即PSP)，其以PtTFPP为发光分子，PC为黏着剂，压敏漆层2厚度为10μm。
薄层面光源1的发光光谱与压敏漆层2的激发光谱高度重合。
压敏漆层2的厚度不大于10μm，其包括黏着剂和分布在黏着剂内的发光分子，其中，发光分子在黏着剂中的含量为0.1-10mg/ml。压敏漆层的透光率大于50％，从而使得足够的激发光源穿透涂层，保证压敏漆信号强度。
第一滤镜3为550nm的低通滤镜，其用于过滤除去在光谱上，薄层面光谱所产生的脉冲光中与压敏漆层2发生的信号光中波段重合的部分。
第二滤镜4为650nm±25nm的带通滤镜，其用于过滤除去光谱上，除压敏漆发生的信号光外之外的其他所有波段的光。
相机5的开始曝光的时刻由信号发生器7控制，并满足：相机5的曝光时间与单个周期内薄层面光源1的点亮时间相等。
信号发生器7用于周期性点亮使薄层面光源1的周期性方波脉冲信号，并满足：方波脉冲信号的高电平占空比不大于20％。
将图1所示的压力测试系统用于实际压力标定测试，具体使用示意图如图2所示，具体测试方法为：
(1)将薄层面光源1的发光面与第一滤镜3的下表面采用UV胶胶合在一起，保证胶合层中无气泡。
(2)在第一滤镜3上表面喷涂压敏漆层2，等待12h至其发光性能稳定。
(3)将信号发生器7分别连接薄层面光源1和相机5。
(4)将压敏漆层2和薄层面光源1均置入压力容器11中，密封并使得薄层面光源1的发光源朝向亚克力观察窗12。
(5)打开相机5，调整焦距至压敏漆层2表面，在相机5的镜头前安装第二滤镜4，并设置曝光时长为20ms。
(6)打开相机5和信号发生器7，调整信号发生器7开始对薄层面光源1传输脉冲信号，并用相机5采集压敏漆层2发生的信号光。设置脉冲信号的占空比为20％，高电平为4.5V。
(7)打开真空泵9和阀门10，调整压力容器11的压力(由压力阀13显示压力容器11内的数值)，进而在不同压力下采集压敏漆层2的信号。
(8)结束实验，回收材料。
同样，采用传统的压敏漆压力测试系统(其包括压敏漆层2，第二滤镜4，相机5和计算机6，还包括外置的UV-LED阵列14，UV-LED阵列14设置在压敏漆层2的上方)，使用同样PSP试样，在同样压力范围内采集PSP信号，得到图3。从图中，可以发现，两条相对曲线近似，这表明相比于传统的压敏漆压力测试系统，本发明的压力测试系统具有同样的信号发出能力。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，脉冲信号占空比为10％，曝光时间为10ms，高电平为5.5v。
实施例3
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中压敏漆层2中，发光分子在黏着剂中的含量为0.1mg/ml。
实施例4
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中压敏漆层2中，发光分子在黏着剂中的含量为10mg/ml。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统，其特征在于，包括依次安置在被测模型(8)上的薄层面光源(1)、第一滤镜(3)和压敏漆层(2)，所述的薄层面光源(1)与信号发生器(7)连接，并由其激发产生周期性的脉冲光，所述的压敏漆层(2)上方还设有接受压敏漆层(2)发生的信号光的相机，在相机的曝光口与压敏漆层(2)之间还设有第二滤镜(4)，所述相机还分别连接计算机(6)和所述信号发生器(7)。
2.根据权利要求1所述的一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统，其特征在于，所述的薄层面光源(1)为柔性薄层面光源。
3.根据权利要求2所述的一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统，其特征在于，所述的柔性薄层面光源为柔性有机发光二极管。
4.根据权利要求1所述的一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统，其特征在于，所述的薄层面光源(1)的发光光谱与所述压敏漆层(2)的激发光谱高度重合。
5.根据权利要求1所述的一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统，其特征在于，所述的压敏漆层(2)的厚度不大于10μm，其包括黏着剂和分布在黏着剂内的发光分子。
6.根据权利要求1所述的一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统，其特征在于，所述的第一滤镜(3)用于过滤除去在光谱上，薄层面光谱所产生的脉冲光中与压敏漆层(2)发生的信号光中波段重合的部分。
7.根据权利要求1所述的一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统，其特征在于，所述的第二滤镜(4)用于过滤除去光谱上，除压敏漆发生的信号光之外的其他所有波段的光。
8.根据权利要求1所述的一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统，其特征在于，所述的相机的开始曝光的时刻由信号发生器(7)控制，并满足：相机的曝光时间与单个周期内薄层面光源(1)的点亮时间相等。
9.根据权利要求1所述的一种基于薄层面光源与压敏漆的全场压力测试系统，其特征在于，所述的信号发生器(7)用于周期性点亮所述使薄层面光源(1)的周期性方波脉冲信号，并满足：所述方波脉冲信号的高电平占空比不大于20％。
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