CN109030546A - 高温变形和温度测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种高温变形和温度测量系统和方法，该系统包括：控制光源以第一频率进行闪烁发光；并控制图像获取装置在光源的每个闪烁周期内，获取光源发光时被测物体的表面的图像进而确定被测物体的表面的应变场，以此保证图像获取装置清晰的拍摄到被测物体表面形貌，有利于精准确定被测物体表面的应变场；并控制图像获取装置和控制单点温度测量装置分别在光源的每个闪烁周期内，获取光源不发光时被测物体表面的图像和单点温度以确定被测物体的表面的温度场。有效避免了被测物体表面反射光对辐射测温的干扰，有利于精准确定被测物体表面的温度场。由此可实现在用于温度计算的图像采集时辐射光与反射光的解耦，具有更广泛的适应性和更高的精度。

Description

高温变形和温度测量系统和方法

技术领域

本公开涉及计量技术领域，尤其涉及一种高温变形和温度测量系统和方法。

背景技术

航空航天、核能、地球物理等领域的发展对材料高温性能的要求逐渐提高。由于工况的特殊性，材料的高温力学性能(包括抗氧化性、抗烧蚀性能等)得到了越来越多的研究。在高温环境下，变形测量与温度测量方法是探究材料的高温力学性能的重要保证。

由于大量材料属性是温度相关的，如弹性模量、强度以及热膨胀系数等，在高温环境下不能直接使用常温下的值；并且，在高温环境下测量得到的应变实际是温度与应力共同引起的应变。对于力学研究，通常需要同步获取待测材料的温度场和应变场。

在相关技术中，温度场可利用来自材料的辐射光，通过比色法计算，应变场可利用来自材料的反射光，通过数字图像相关方法计算。

需要指出的是，在高温环境下，辐射光在可见光区已有足够的强度，因此可以直接利用两个可见光通道通过比色法进行高分辨率的温度场测量。而数字图像相关方法是基于反射光进行计算的，需要抑制辐射光。但是在实际测试中，尤其在航空航天领域，为了保证结构的气动性能，待测试的结构表面一般较为光滑；且多数高温金属都有较高的反射率。这导致在进行对于反射面较为光滑、反射率较高的材料的高温温度变形同步测量时，由于反射光强远大于辐射光强，加之相机特性、光源和带通滤波片的差异，导致红、绿通道接收到的光的强度已经不再为单纯的辐射光强。在这种情况下，无法有效利用比色测温法。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种高温变形和温度测量系统和方法。

根据本公开的一方面，提供了一种变形和温度测量系统，包括：

图像获取装置，用于获取被测物体的表面的图像；

加热装置，用于对被测物体进行加热；

光源，用于照射所述被测物体的表面；

单点温度测量装置，用于测量被测物体的表面的单点温度；

控制装置，用于控制所述光源以第一频率进行闪烁发光，并控制所述图像获取装置在光源的每个闪烁周期内，获取光源发光时所述表面的图像和光源不发光时所述表面的图像，并控制所述单点温度测量装置在光源的每个闪烁周期内，获取光源不发光时所述表面的单点温度，

所述控制装置还用于，根据光源发光时所述表面的图像确定所述被测物体的表面的应变场，根据光源不发光时所述表面的图像以及光源不发光时所述表面的单点温度，确定所述被测物体的表面的温度场。

在一种可能的实现方式中，控制所述光源以第一频率进行闪烁发光，并控制所述图像获取装置在光源的每个闪烁周期内，获取光源发光时所述表面的图像和光源不发光时所述表面的图像，并控制所述单点温度测量装置在光源的每个闪烁周期内，获取光源不发光时所述表面的单点温度，包括：

控制所述光源、所述图像获取装置和所述单点温度测量装置同时开始工作，并控制所述图像获取装置以第二频率获取所述表面的图像，控制所述单点温度测量装置以所述第一频率测量所述表面的单点温度，

所述第一频率和所述第二频率满足式1或式2所示的关系：

其中，f'为所述第二频率，f为所述第一频率。

在一种可能的实现方式中，所述单点温度测量装置包括红外测温仪。

在一种可能的实现方式中，在加热装置和光源未工作的初始条件下，所述图像获取装置被调整为对焦所述表面且接收到的图像亮度最低。

在一种可能的实现方式中，所述光源在每个闪烁周期内的第一时段持续发光，第二时段持续不发光；

所述图像获取装置在所述第一、第二时段内分别曝光并获取图像。

在一种可能的实现方式中，根据光源发光时所述表面的图像确定所述被测物体的表面的应变场，包括：

根据所述图像获取装置在第一时刻获取的所述表面的第一图像和在第二时刻获取的所述表面的第二图像，通过数字图像相关法获得所述表面在所述第二时刻相对于所述第一时刻的应变场，其中，所述第二时刻在所述第一时刻之后，所述光源在所述第一时刻和所述第二时刻发光。

在一种可能的实现方式中，根据光源不发光时所述表面的图像以及光源不发光时所述表面的单点温度，确定所述被测物体的表面的温度场，包括：

根据所述图像获取装置在第三时刻获取的所述表面的第三图像和所述单点温度测量装置在第三时刻所在闪烁周期内获取的所述表面的单点温度，通过比色法获得所述表面在第三时刻的温度场；

根据所述图像获取装置在第四时刻获取的所述表面的第四图像和所述单点温度测量装置在第四时刻所在闪烁周期内获取的所述表面的单点温度，通过比色法获得所述表面在第四时刻的温度场；

根据所述表面在第三时刻的温度场和所述表面在第四时刻的温度场，通过插值法获得所述表面在所述第二时刻的温度场；

所述第三时刻和所述第四时刻所属的闪烁周期相邻，所述第四时刻在所述第三时刻之后，在所述第三时刻和所述第四时刻，所述光源不发光。

在一种可能的实现方式中，根据光源发光时所述表面的图像确定所述被测物体的表面的应变场，还包括：

根据所述第一图像和所述第二图像中的蓝光的强度信息，通过数字图像相关法获得所述表面在所述第二时刻相对于所述第一时刻的应变场。

在一种可能的实现方式中，根据光源不发光时所述表面的图像以及光源不发光时所述表面的单点温度，确定所述被测物体的表面的温度场，还包括：

根据所述图像获取装置在第三时刻获取的所述表面的第三图像中的红光和绿光的强度信息和所述单点温度测量装置在第三时刻所在闪烁周期内获取的所述表面的单点温度通过比色法获得所述表面在第三时刻的温度场；

根据所述图像获取装置在第四时刻获取的所述表面的第四图像中的红光和绿光的强度信息和所述单点温度测量装置在第四时刻所在闪烁周期内获取的所述表面的单点温度通过比色法获得所述表面在第四时刻的温度场。

根据本公开的另一方面，提供了一种变形和温度测量方法，包括：

控制光源以第一频率进行闪烁发光；

控制图像获取装置在所述光源的每个闪烁周期内，获取光源发光时所述表面的图像和光源不发光时所述表面的图像；

控制单点温度测量装置在所述光源的每个闪烁周期内，获取光源不发光时所述表面的单点温度，

根据光源发光时所述表面的图像确定所述被测物体的表面的应变场；

根据光源不发光时所述表面的图像以及光源不发光时所述表面的单点温度，确定所述被测物体的表面的温度场。

本公开通过控制光源以第一频率进行闪烁发光；并控制图像获取装置在光源的每个闪烁周期内，获取光源发光时被测物体的表面的图像进而确定被测物体的表面的应变场，以此保证图像获取装置可以清晰的拍摄到被测物体表面形貌，有利于精准确定被测物体表面的应变场；并控制图像获取装置和控制单点温度测量装置分别在光源的每个闪烁周期内，获取光源不发光时被测物体表面的图像和单点温度以确定被测物体的表面的温度场。有效避免了被测物体表面反射光对辐射测温的干扰，有利于精准确定被测物体表面的温度场。由此可实现在高温环境下，用于温度计算的图像采集时，辐射光与反射光的解耦，具有更广泛的适应性和更高的精度。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种变形和温度测量系统的结构图。

图2是本公开一应用示例中变形和温度测量系统工作的原理图。

图3是本公开另一应用示例中变形和温度测量系统工作的原理图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种变形和温度测量方法的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1是根据一示例性实施例示出的一种变形和温度测量系统的结构图。如图1所示，该变形和温度测量系统100包括：

图像获取装置101，用于获取被测物体106的表面的图像。

加热装置108，用于对被测物体106进行加热。

光源103，用于照射所述被测物体106的表面。

单点温度测量装置104，用于测量被测物体106的表面的单点温度。

控制装置105，用于控制所述光源103以第一频率进行闪烁发光，并控制所述图像获取装置101在光源103的每个闪烁周期内，获取光源103发光时所述表面的图像和光源103不发光时所述表面的图像，并控制所述单点温度测量装置104在光源103的每个闪烁周期内，获取光源103不发光时所述表面的单点温度。

所述控制装置105还用于，根据光源103发光时所述表面的图像确定所述被测物体106的表面的应变场，根据光源103不发光时所述表面的图像以及光源103不发光时所述表面的单点温度，确定所述被测物体106的表面的温度场。

在本示例中，被测物体表面的单点温度可以表示被测物体表面任意一点的温度。

在一种可能的实现方式中，控制装置105可以包括处理器、存储处理器可执行指令的存储器，或者非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令。该处理器执行上述指令或计算机程序指令时可以实现控制装置105的功能。

在一种可能的实现方式中，图像获取装置101可以包括：CCD(Charge-coupledDevice，电荷耦合元件)相机或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)相机等数码相机，在此不做限定。

在一种可能的实现方式中，单点温度测量装置104可以包括：红外测温仪(Infrared Thermometer)或光测高温计等，在此不做限定。

在一种可能的实现方式中，光源103可以包括：LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯或者白炽灯(Incandescent Lamp,Incandescent light bulb)等具有频闪功能的光源，在此不做限定。

作为本实施例的一个示例，如图1所示，控制装置105可以分别与图像获取装置101、加热装置108、光源103和单点温度测量装置104相连接。

在加热装置108和光源103未工作的初始条件下，控制装置105可以控制并调整图像获取装置101的光圈和焦距(也可以通过手动调整图像获取装置101的光圈和焦距，在此不做限定)，以使图像获取装置101对焦被测物体106的表面且使得图像获取装置101接收到的图像亮度最低(例如可以是亮度接近为零)。由于被测物体106的表面在未被加热时热辐射光几乎为零，将图像获取装置101接收到的亮度调整至最低，可以有效排除在光源103未发光状态下其他光(例如自然光)对辐射测温的干扰。并继而使得图像获取装置101在加热装置108开始加热后且光源103不发光时接收到的光接近于被测物体106表面的辐射光。

接着，控制装置105可以控制加热装置108对被测物体106进行加热并控制光源103以第一频率进行闪烁发光(例如，光源103可以在每个闪烁周期内的第一时段持续发光，第二时段持续不发光)，并控制图像获取装置101在光源103的每个闪烁周期内，获取光源103发光时被测物体106表面的图像和光源103不发光时被测物体106表面的图像(例如，图像获取装置101可以在第一时段内和第二时间段内分别曝光并获取图像)，并控制单点温度测量装置104在光源103的每个闪烁周期内，获取光源103不发光时被测物体106表面的单点温度。最后，控制装置105可以根据光源103发光时表面的图像确定被测物体106的表面的应变场，根据光源103不发光时表面的图像以及光源103不发光时表面的单点温度，确定被测物体106的表面的温度场。

本公开通过控制光源以第一频率进行闪烁发光；并控制图像获取装置在光源的每个闪烁周期内，获取光源发光时被测物体的表面的图像进而确定被测物体的表面的应变场，以此保证图像获取装置可以清晰的拍摄到被测物体表面形貌，有利于精准确定被测物体表面的应变场；并控制图像获取装置和控制单点温度测量装置分别在光源的每个闪烁周期内，获取光源不发光时被测物体表面的图像和单点温度以确定被测物体的表面的温度场。有效避免了被测物体表面反射光对辐射测温的干扰，有利于精准确定被测物体表面的温度场。由此可实现在高温环境下，用于温度计算的图像采集时，辐射光与反射光的解耦，在对包括反射面光滑、反射率较高的物体进行温度变形同步测量时，具有更广泛的适应性和更高的精度。

作为本实施例的一个示例，如图1所示，控制所述光源103以第一频率进行闪烁发光，并控制所述图像获取装置101在光源103的每个闪烁周期内，获取光源103发光时所述表面的图像和光源103不发光时所述表面的图像，并控制所述单点温度测量装置104在光源103的每个闪烁周期内，获取光源103不发光时所述表面的单点温度，包括：

控制所述光源103、所述图像获取装置101和所述单点温度测量装置104同时开始工作，并控制所述图像获取装置101以第二频率获取所述表面的图像，控制所述单点温度测量装置104以所述第一频率测量所述表面的单点温度，所述第一频率和所述第二频率满足式1或式2所示的关系：

其中，f'为所述第二频率，f为所述第一频率。

例如，如果通过控制装置105设置图像获取装置101的采集帧率为10fps(Framesper Second，帧每秒)，则光源103闪烁频率及单点温度测量装置104的温度采集频率可以为5Hz(赫兹)。这样，无需复杂的判断和计算过程即可控制图像获取装置101在光源103的每个闪烁周期内，获取光源103发光时所述表面的图像和光源103不发光时所述表面的图像，并控制单点温度测量装置104在光源103的每个闪烁周期内，获取光源103不发光时所述表面的单点温度。

作为本实施例的一个示例，根据光源发光时所述表面的图像确定所述被测物体的表面的应变场，可以包括：根据所述图像获取装置在第一时刻获取的所述表面的第一图像和在第二时刻获取的所述表面的第二图像，通过数字图像相关法获得所述表面在所述第二时刻相对于所述第一时刻的应变场，其中，所述第二时刻在所述第一时刻之后，所述光源在所述第一时刻和所述第二时刻发光。

其中，数字图像相关法(Digital Image Correlation,DIC)可以表示为通过跟踪(或匹配)被测物体表面变形前后的图像中同一像素点的位置来获得该像素点的位移向量，从而得到被测物体表面的应变场。

在一种可能的实现方式中，第二时刻所在的闪烁周期可以不同于第一时刻所在的闪烁周期(例如第二时刻与第一时刻之间可以间隔多个闪烁周期)，这样，被测物体受热变形较为充分，有利于图像获取装置获得被测物体的表面在第二时刻充分变形的图像。

本公开控制图像获取装置在光源的每个闪烁周期内，获取光源发光时被测物体的表面的图像以确定被测物体的表面的应变场，使得图像获取装置可以清晰的拍摄到被测物体表面形貌，有利于精准确定被测物体表面的应变场。

作为本实施例的一个示例，根据光源不发光时所述表面的图像以及光源不发光时所述表面的单点温度，确定所述被测物体的表面的温度场，包括：

根据所述图像获取装置在第三时刻获取的所述表面的第三图像和所述单点温度测量装置在第三时刻所在闪烁周期内获取的所述表面的单点温度，通过比色法获得所述表面在第三时刻的温度场。

根据所述图像获取装置在第四时刻获取的所述表面的第四图像和所述单点温度测量装置在第四时刻所在闪烁周期内获取的所述表面的单点温度，通过比色法获得所述表面在第四时刻的温度场。

根据所述表面在第三时刻的温度场和所述表面在第四时刻的温度场，通过插值法获得所述表面在所述第二时刻的温度场。

所述第三时刻和所述第四时刻所属的闪烁周期相邻，所述第四时刻在所述第三时刻之后，在所述第三时刻和所述第四时刻，所述光源不发光。

其中，比色法可以表示为利用物体表面一点已知温度以及该点与物体表面的其他点辐射出的两个相邻狭窄波段光辐射强度(通过图像获取装置获取)的比值来获得该物体表面的温度场。

在一种示例中，可以将被测物体表面亮度适中区域的点的温度作为单点温度，并根据该被测物体表面亮度适中区域的点的温度、该被测物体表面的图像，通过比色法获得被测物体表面的温度场。其中，亮度适中区域的点可以表示为被测物体表面的图像中既没有过暗也没有过曝光区域的点(例如可以将拍摄得到的被测物体表面的红通道像素灰阶值在100～180之间的点作为亮度适中区域的点)。这样，亮度适中区域的点对应的辐射光可以更准确的反应被测物体表面的辐射光，进而使得获得的温度场能够更加准确的反应被测物体表面各点的温度。

插值法可以表示为利用函数f(x)在自变数x一些离散值所对应的函数值为已知，拟合得到一个适当的特定函数p(x)，使得p(x)在这些离散值所取的函数值为f(x)的已知值，从而可以用p(x)来估计f(x)在这些离散值之间的自变数所对应的函数值的方法。

在一种可能的实现方式中，第三时刻可以在第一时刻和第二时刻之间，第四时刻可以在第二时刻之后，且第三时刻和第四时刻所属的闪烁周期相邻。这样，第三时刻、第四时刻与第二时刻更为接近，有利于通过插值法更加精确的获取被测物体表面在第二时刻的温度场，从而实现温度场、变形场的同步测量。

本公开通过控制图像获取装置和控制单点温度测量装置分别在光源的每个闪烁周期内，获取光源不发光时被测物体表面的图像和单点温度以确定被测物体的表面的温度场。有效避免了被测物体表面辐射光受反射光的干扰，有利于精准确定被测物体表面的温度场。

作为本实施例的一个示例，根据光源发光时所述表面的图像确定所述被测物体的表面的应变场，还包括：根据所述第一图像和所述第二图像中的蓝光通道的强度信息，通过数字图像相关法获得所述表面在所述第二时刻的应变场。

举例来讲，控制装置可以提取第一图像和第二图像中的蓝光通道强度信息，通过数字图像相关法获得所述表面在所述第二时刻的应变场，减少辐射光对变形场计算的影响。

作为本实施例的一个示例，根据光源不发光时所述表面的图像以及光源不发光时所述表面的单点温度，确定所述被测物体106的表面的温度场，还包括：根据所述图像获取装置在第三时刻获取的所述表面的第三图像中的红光和绿光的强度信息和所述单点温度测量装置在第三时刻所在闪烁周期内获取的所述表面的单点温度通过比色法获得所述表面在第三时刻的温度场。根据所述图像获取装置在第四时刻获取的所述表面的第四图像中的红光和绿光的强度信息和所述单点温度测量装置在第四时刻所在闪烁周期内获取的所述表面的单点温度通过比色法获得所述表面在第四时刻的温度场。

举例来讲，控制装置可以分别提取第三图像和第四图像中的红光和绿光的强度信息，单点温度测量装置可以在第三、第四时刻所在闪烁周期内获取的被测物体的表面的单点温度，通过比色法获得所述表面在第三、第四时刻的温度场。

在一种应用示例中，如图1所示，本公开的变形和温度测量系统100包括：CCD相机(图像获取装置101的示例)、频闪光源(光源103的示例)、红外测温仪(单点温度测量装置104的示例)、计算机(控制装置105的示例)、加热装置108。此外，本公开的变形和温度测量系统100还可以包括：衰减片102和支架107。其中，衰减片102可以加装在CCD相机镜头上，这样可以在被测物体106温度较高时降低CCD相机接收到的辐射光强度，防止出现过曝光现象，由此扩大测温范围；支架107可以用于支撑和固定被测物体106。

在系统开始测量前，将被测物体106固定在支架107上，将CCD相机、频闪光源、红外测温仪对准被测物体106表面，将CCD相机、频闪光源、红外测温仪连接至计算机。其中，计算机可以包括用于控制频闪光源的频闪光源控制系统、用于控制红外测温仪的红外测温仪控制系统、用于控制CCD相机的CCD相机控制系统、用于处理图像信息的图像处理系统、数字图像相关变形计算模块，比色法温度计算模块以及插值法计算模块。

通过计算机中的频闪光源控制系统控制开启频闪光源。

通过计算机中的红外测温仪控制系统控制开启红外测温仪的定位激光，确定红外测温仪测温位置点并记录；

通过计算机中的CCD相机控制系统控制开启CCD相机，并控制调整CCD相机的光圈，使得CCD相机视野亮度合适，例如可以调整光圈，使得CCD相机获取到的被测物体106在初始条件(未加热、未补光)下的反射光所对应的亮度接近为0，即相机视野可以为灰暗状态，之后控制调整CCD相机焦距，使得CCD相机可以清晰的拍摄到被测物体106的表面。这样使得关闭频闪光源时CCD相机接收到的红R、绿G通道的强度值基本均为辐射光强度值。有效排除其他光源(例如自然光)的干扰，即：使得CCD相机在加热装置108开始加热后且频闪光源不发光时接收到的光基本为被测物体106的表面的辐射光。

通过计算机设置CCD相机采集帧率为10fps，设置频闪光源闪光频率及红外测温仪采集频率为5Hz；设置CCD相机曝光时间与闪光持续时间均为10ms(毫秒)。

开启加热装置108对准被测物体106表面进行加热。其中，加热装置108可以采用氧乙炔火焰加热，火焰喷嘴内径为2mm(毫米)，加热装置108的喷枪距离被测物体106的表面可以为4～5cm(厘米)，加热装置108中氧气和乙炔的气压分别可以为0.4MPa(兆帕斯卡)和0.095MPa，流量分别为4.14L/min(升每分钟)和2.46L/min，氧乙炔火焰最高温度可达到1500K(开尔文)以上。被测物体106的材料可以为镍基高温合金，尺寸可以为40mm×40mm×4mm。

计算机通过频闪光源控制系统、红外测温仪控制系统和CCD相机控制系统来分别控制频闪光源、红外测温仪和CCD相机同步工作。其中，频闪光源以5Hz的闪光频率闪烁、红外测温仪以5Hz的频率采集温度、CCD相机以10fps的频率采集图像，且CCD相机曝光时间与闪光持续时间均为10ms。获取红外测温仪采集的被测物体106表面单点的温度数据和CCD相机采集得到表面红R(Red)、绿G(Green)、蓝B(Blue)三色光的强度信息并传输存储于计算机。

图2是本公开一应用示例中变形和温度测量系统工作的原理图。图3是本公开另一应用示例中变形和温度测量系统工作的原理图。如图2所示，相机可以在每次读取完毕上一次曝光获取的图像之后再进行下一次曝光，如图3所示，相机可以在每次读取上一次曝光获取的图像的同时进行下一次曝光。需要说明的是，本领域技术人员可以根据需要控制图像获取装置101采用不同读取和曝光的方式，在此不做限定。

计算机可以提取初始时刻(即光源第一次发光时，记为t0时刻，其中，t0时刻为第一时刻的示例)对应的第1张图像，并且在后续光源发光时(记为t时刻，即第二时刻的示例)对应的第n张图像，利用计算机上的数字图像相关变形计算程序，可计算从t0时刻至t时刻的应变场。例如，计算机可以提取CCD相机获取的第1帧及第21帧图像中蓝B通道的强度值，利用计算机上的数字图像相关变形计算程序，计算第21帧图像相对于第1帧图像的应变场。

如图2或图3所示，计算机在t时刻图像前后频闪光源熄灭时刻(记为t-1时刻和t+1时刻，其中，t-1时刻为第三时刻的示例，t+1时刻为第四时刻的示例)，提取t-1时刻对应的第n-1张图像并提取t+1时刻对应的第n+1张图像中的红R、绿G通道的强度值，基于t-1时刻和t+1时刻的红外测温仪记录的物体表面单点的温度值，计算得到被测物体在t-1和t+1两个时刻的温度场；利用t-1时刻及t+1时刻的温度场，插值(例如，插值方式可采用线性插值或指数插值)得到t时刻的温度场。由于t-1时刻和t+1时刻频闪光源为不发光状态，故CCD相机在t-1时刻和t+1时刻获取的图像的红R、绿G通道的强度值均为辐射光强度值，实现了反射光与辐射光的解耦。例如，计算机可以提取CCD相机记录的第20帧图像和第22帧图像中的红R、绿G通道的强度值，以及第20帧图像和第22帧图像相应时刻的红外测温仪记录的被测物体表面单点的温度值，利用比色法计算得到第20帧图像和第22帧图像对应温度场；利用指数插值，计算得到第21帧图像对应的温度场。

本公开通过控制光源以第一频率进行闪烁发光；并控制图像获取装置在光源的每个闪烁周期内，获取光源发光时被测物体的表面的图像进而确定被测物体的表面的应变场，以此保证图像获取装置可以清晰的拍摄到被测物体表面形貌，有利于精准确定被测物体表面的应变场；并控制图像获取装置和控制单点温度测量装置分别在光源的每个闪烁周期内，获取光源不发光时被测物体表面的图像和单点温度以确定被测物体的表面的温度场。有效避免了被测物体表面反射光对辐射测温的干扰，有利于精准确定被测物体表面的温度场。由此可实现在高温环境下，用于温度计算的图像采集时，辐射光与反射光的解耦，在对包括反射面光滑、反射率较高的物体进行温度变形同步测量时，具有更广泛的适应性和更高的精度。

图4是根据一示例性实施例示出的一种变形和温度测量方法的流程图。如图4所示，该方法包括：

步骤100，控制光源以第一频率进行闪烁发光。

步骤101，控制图像获取装置在所述光源的每个闪烁周期内，获取光源发光时所述表面的图像和光源不发光时所述表面的图像。

步骤102，控制单点温度测量装置在所述光源的每个闪烁周期内，获取光源不发光时所述表面的单点温度。

步骤103，根据光源发光时所述表面的图像确定所述被测物体的表面的应变场。

步骤104，根据光源不发光时所述表面的图像以及光源不发光时所述表面的单点温度，确定所述被测物体的表面的温度场。

关于上述实施例中的方法，其中各个步骤执行操作的具体方式已经在有关该系统的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种变形和温度测量系统，其特征在于，包括：

图像获取装置，用于获取被测物体表面的图像；

加热装置，用于对所述被测物体进行加热；

光源，用于照射所述被测物体的表面；

单点温度测量装置，用于测量被测物体的表面的单点温度；

控制装置，用于控制所述光源以第一频率进行闪烁发光，并控制所述图像获取装置在光源的每个闪烁周期内，获取光源发光时所述表面的图像和光源不发光时所述表面的图像，并控制所述单点温度测量装置在光源的每个闪烁周期内，获取光源不发光时所述表面的单点温度；

所述控制装置还用于，根据光源发光时所述表面的图像确定所述被测物体的表面的应变场，根据光源不发光时所述表面的图像以及光源不发光时所述表面的单点温度，确定所述被测物体的表面的温度场。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，控制所述光源以第一频率进行闪烁发光，并控制所述图像获取装置在光源的每个闪烁周期内，获取光源发光时所述表面的图像和光源不发光时所述表面的图像，并控制所述单点温度测量装置在光源的每个闪烁周期内，获取光源不发光时所述表面的单点温度，包括：

控制所述光源、所述图像获取装置和所述单点温度测量装置同时开始工作，并控制所述图像获取装置以第二频率获取所述表面的图像，控制所述单点温度测量装置以所述第一频率测量所述表面的单点温度，

所述第一频率和所述第二频率满足式1或式2所示的关系：

其中，f'为所述第二频率，f为所述第一频率。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述单点温度测量装置包括红外测温仪。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

在加热装置和光源未工作的初始条件下，所述图像获取装置被调整为对焦所述表面且接收到的图像亮度最低。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述光源在每个闪烁周期内的第一时段持续发光，第二时段持续不发光；

所述图像获取装置在所述第一、第二时段内分别曝光并获取图像。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的系统，其特征在于，根据光源发光时所述表面的图像确定所述被测物体的表面的应变场，包括：

根据所述图像获取装置在第一时刻获取的所述表面的第一图像和在第二时刻获取的所述表面的第二图像，通过数字图像相关法获得所述表面在所述第二时刻相对于所述第一时刻的应变场，其中，所述第二时刻在所述第一时刻之后，所述光源在所述第一时刻和所述第二时刻发光。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，根据光源不发光时所述表面的图像以及光源不发光时所述表面的单点温度，确定所述被测物体的表面的温度场，包括：

根据所述图像获取装置在第三时刻获取的所述表面的第三图像和所述单点温度测量装置在第三时刻所在闪烁周期内获取的所述表面的单点温度，通过比色法获得所述表面在第三时刻的温度场；

根据所述图像获取装置在第四时刻获取的所述表面的第四图像和所述单点温度测量装置在第四时刻所在闪烁周期内获取的所述表面的单点温度，通过比色法获得所述表面在第四时刻的温度场；

根据所述表面在第三时刻的温度场和所述表面在第四时刻的温度场，通过插值法获得所述表面在所述第二时刻的温度场；

所述第三时刻和所述第四时刻所属的闪烁周期相邻，所述第四时刻在所述第三时刻之后，在所述第三时刻和所述第四时刻，所述光源不发光。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，根据光源发光时所述表面的图像确定所述被测物体的表面的应变场，还包括：

根据所述第一图像和所述第二图像中的蓝光的强度信息，通过数字图像相关法获得所述表面在所述第二时刻相对于所述第一时刻的应变场。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，根据光源不发光时所述表面的图像以及光源不发光时所述表面的单点温度，确定所述被测物体的表面的温度场，还包括：

根据所述图像获取装置在第三时刻获取的所述表面的第三图像中的红光和绿光的强度信息和所述单点温度测量装置在第三时刻所在闪烁周期内获取的所述表面的单点温度通过比色法获得所述表面在第三时刻的温度场；

根据所述图像获取装置在第四时刻获取的所述表面的第四图像中的红光和绿光的强度信息和所述单点温度测量装置在第四时刻所在闪烁周期内获取的所述表面的单点温度通过比色法获得所述表面在第四时刻的温度场。

10.一种变形和温度测量方法，其特征在于，包括：

控制光源以第一频率进行闪烁发光；

控制图像获取装置在所述光源的每个闪烁周期内，获取光源发光时所述表面的图像和光源不发光时所述表面的图像；

控制单点温度测量装置在所述光源的每个闪烁周期内，获取光源不发光时所述表面的单点温度，

根据光源发光时所述表面的图像确定所述被测物体的表面的应变场；

根据光源不发光时所述表面的图像以及光源不发光时所述表面的单点温度，确定所述被测物体的表面的温度场。