CN113483987B - 一种高温风洞环境下温度变形同步测量装置及方法 - Google Patents

一种高温风洞环境下温度变形同步测量装置及方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种高温风洞环境下温度变形同步测量装置及方法，该装置包括：高温风洞考核舱用于对被测试件进行高温电弧风洞考核；图像采集设备，用于采集被测试件表面的图像；图像采集设备配置有超窄带宽滤波器，超窄带宽滤波器包括第一滤波片及第二滤波片，第一滤波片与第二滤波片组合设置，使超窄带宽滤波器的通带小于预设阈值；温度测量设备，用于测量被测试件表面的单点温度；处理设备，用于根据单点温度及被测试件表面的图像，确定被测试件表面的温度场及变形场。通过本公开，超窄带宽滤波器的通带小于预设阈值，滤波效果更好，提高了温度变形同步测量的精度，同时，仅需第一滤波片与第二滤波片即可构成超窄带宽滤波器，简单方便，经济性高。

Description

一种高温风洞环境下温度变形同步测量装置及方法
技术领域
本公开涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种高温风洞环境下温度变形同步测量装置及方法。
背景技术
在航空航天等领域，关键结构部件(例如，飞行器的发动机涡轮叶片、鼻锥和前缘等)在服役条件下需面临高温复杂环境。高温风洞考核是模拟飞行器等在服役环境中的有效手段，其通过高温气流对被测试件进行测试，能有效评估被测试件的力学、热学性能，为飞行器结构设计、热防护材料设计提供重要参考。在高温风洞考核过程中，通常利用不同通道的光计算被测试件表面的变形场、温度场的同步测量，在本来用于测量变形的蓝光通道中，也会掺杂大量的辐射光，影响图像匹配，造成变形场的测量不准，为了滤除强光干扰，相关技术中在相机前方安装滤波片，然而，滤波片的带宽(通带)一般大于8nm，滤波效果有效，影响了温度变形同步测量的精度；同时，带宽更小的滤波片对制造工艺要求较高，成本更高，经济性差。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种高温风洞环境下温度变形同步测量装置及方法。
根据本公开的一方面，提供了一种高温风洞环境下温度变形同步测量装置，包括：高温风洞考核舱、图像采集设备、处理设备、温度测量设备；其中，所述高温风洞考核舱的封闭空间内固定有被测试件，所述高温风洞考核舱上开设有观察窗；所述高温风洞考核舱用于对所述被测试件进行高温电弧风洞考核；所述图像采集设备，用于通过所述观察窗采集所述被测试件表面的图像；所述图像采集设备配置有超窄带宽滤波器，所述超窄带宽滤波器包括第一滤波片及第二滤波片，所述第一滤波片与所述第二滤波片组合设置，使所述超窄带宽滤波器的通带小于预设阈值；所述温度测量设备，用于测量被测试件表面的单点温度；所述处理设备，用于根据所述单点温度及所述被测试件表面的图像，确定所述被测试件表面的温度场及变形场。
在一种可能的实现方式中，所述图像采集设备还配置有：梯度中性密度滤光片，所述梯度中性密度滤光片的色调沿预设方向，成梯度变化。
在一种可能的实现方式中，所述预设方向及所述梯度中性密度滤光片的色调的变化梯度，由所述高温风洞考核舱的封闭空间内的风洞环境确定。
在一种可能的实现方式中，所述梯度中性密度滤光片的色调沿预设方向，成线性梯度变化。
在一种可能的实现方式中，所述第一滤波片与所述第二滤波片为带通滤波片，所述第一滤波片的通带与所述第二滤波片的通带存在重叠部分，且所述重叠部分小于所述预设阈值。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：补偿光源；所述补偿光源用于补偿所述高温风洞考核内的环境光；所述超窄带滤波器的通带使所述补偿光源的光通过。
根据本公开的另一方面，提供了一种高温风洞环境下温度变形同步测量方法，该方法应用于上述方面或任意一种可能的实现方式中的装置；所述方法包括：控制图像采集设备通过高温风洞考核舱上开设的观察窗采集被测试件表面的图像；其中，所述图像采集设备配置有超窄带宽滤波器，所述超窄带宽滤波器包括第一滤波片及第二滤波片，所述第一滤波片与所述第二滤波片组合设置，使所述超窄带宽滤波器的通带小于预设阈值；控制所述温度测量设备测量被测试件表面的单点温度；根据所述单点温度及所述被测试件表面的图像，确定所述被测试件表面的温度场及变形场。
在一种可能的实现方式中，所述图像采集设备还配置有：梯度中性密度滤光片，所述梯度中性密度滤光片的色调沿预设方向，成梯度变化。
根据本公开的另一方面，提供了一种高温风洞环境下温度变形同步测量装置，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行上述方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种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，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。
本公开实施例中，图像采集设备配置有超窄带宽滤波器，超窄带宽滤波器包括第一滤波片及第二滤波片，第一滤波片与第二滤波片组合设置，使超窄带宽滤波器的通带小于预设阈值，滤波效果更好，利用单点温度及图像采集设备所采集的被测试件表面的图像，确定被测试件表面的温度场及变形场，提高了高温环境下温度场、变形场同步测量的精度。同时，仅需要第一滤波片与第二滤波片组合设置即可构成超窄带宽滤波器，简单方便，大大降低了对制造工艺的要求，经济性高。
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示出了根据本公开一实施例的一种温度场和变形场同步测量的原理的示意图；
图2示出根据本公开一实施例的一种高温风洞环境下温度变形同步测量装置的结构图；
图3示出根据本公开一实施例的一种第一滤波片的示意图；
图4示出根据本公开一实施例的一种组合超窄带宽滤波器的示意图；
图5示出根据本公开一实施例的一种图像采集设备的镜头的示意图；
图6示出根据本公开一实施例的梯度中性密度滤光片的表面示意图；
图7示出根据本公开一实施例的一种高温风洞环境下温度变形同步测量方法的流程图；
图8示出根据本公开一实施例的一种用于高温风洞环境下温度变形同步测量的装置的框图。
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。
首先，对温度变形同步测量的原理进行简单介绍。
图1示出了根据本公开一实施例的一种温度场和变形场同步测量的原理的示意图，如图1所示，可以通过工业彩色电荷耦合元件相机(Charge Coupled Device，CCD)和通道分配(即分为红光通道(R通道)、绿光通道(G通道)、蓝光通道(B通道))，将通过CCD的滤光片的光分为反射光(如B通道)和辐射光(如R通道、G通道)。辐射光的强度与被测试件表面温度有关，用于温度场的测量；反射光强度反映被测试件表面形态，用于数字图像相关法(Digital Image Correlation，DIC)计算，即用于变形场的测量。因此，DIC计算选用B通道，温度场采用R通道和G通道相结合的比色测温法确定，其中，在计算温度场时，可以为温度场计算提供参考温度，该参考温度可以在进行高温风洞试验前进行校准。
图2示出根据本公开一实施例的一种高温风洞环境下温度变形同步测量装置的结构图。如图2所示，该装置可以包括：高温风洞考核舱101、图像采集设备102、处理设备103、温度测量设备104；其中，所述高温风洞考核舱101的封闭空间内固定有被测试件105，所述高温风洞考核舱101上开设有观察窗106；所述高温风洞考核舱101用于对所述被测试件105进行高温电弧风洞考核，图2中箭头所指方向即为高温风洞考核舱101中高温热流的方向；所述图像采集设备102，用于通过所述观察窗106采集所述被测试件105表面的图像；所述图像采集设备102配置有超窄带宽滤波器107，所述超窄带宽滤波器107包括第一滤波片10701及第二滤波片10702，所述第一滤波片10701与所述第二滤波片10702组合设置，使所述超窄带宽滤波器107的通带小于预设阈值；所述温度测量设备104，用于测量被测试件105表面的单点温度；所述处理设备103，用于根据所述单点温度及所述被测试件105表面的图像，确定所述被测试件105表面的温度场及变形场。
其中，预设阈值可以根据实际需要设置，例如，可以为4nm、2nm、1nm等，相对于通带大于8nm的常规滤波片，超窄带宽滤波器107的通带可以小于8nm，滤波效果更好。第一滤波片10701与第二滤波片10702的数量均可以为一个或多个，第一滤波片10701与第二滤波片10702可以为常规滤波片，例如，可以为通带大于8nm的滤波片；本公开实施例对此不作限定。将第一滤波片10701与第二滤波片10702组合设置，形成超窄带宽滤波器107，使超窄带宽滤波器107的通带小于8nm，滤波效果更好，这样，仅需要第一滤波片与第二滤波片组合设置即可构成超窄带宽滤波器，简单方便，大大降低了对制造工艺的要求，经济性高。
在一种可能的实现方式中，所述装置还可以包括：补偿光源109；所述补偿光源109用于补偿所述高温风洞考核101内的环境光；所述超窄带滤波器107的通带使所述补偿光源的光通过。
示例性地，补偿光源109可以为蓝光补偿光源，补偿高温风洞考核101内的蓝光。该蓝光补偿光源可以是蓝光LED光源、激光器等。其中，在较高温度(如超过3000K)下，该蓝光补偿光源的功率可以足够大，从而避免强光辐射湮没被测试件105的反射光信息。超窄带滤波器107的通带可以使补偿光源109的光通过，示例性地，超窄带宽滤波器107可以为蓝光滤波器，既可以允许通带内的蓝光通过，同时滤除通带外波段的光，超窄带宽滤波器107可以配置在图像采集设备102的镜头前方，在高温电弧风洞考核过程中，通过补偿光源109与超窄带滤波器107的配合使用，有效避免强光辐射所引起的过曝对图片采集的影响，从而使得图像采集设备102可以采集到被测试件105表面的清晰图像。进而可以基于上述图1的原理，利用单点温度及图像采集设备所采集的被测试件表面的图像，确定被测试件105表面的温度场及变形场，有效提高了高温环境下温度场、变形场同步测量的精度。
在一种可能的实现方式中，所述第一滤波片10701与所述第二滤波片10702为带通滤波片，所述第一滤波片10701的通带与所述第二滤波片10702的通带存在重叠部分，且所述重叠部分小于所述预设阈值。
其中，第一滤波片10701及第二滤波片10702均可以为常规的带通滤波片，通带均可以大于8nm，第一滤波片10701与第二滤波片10702除通带存在差别外，其他部分可以相同，例如，第一滤波片10701与第二滤波片10702可以为大小、厚度相同的蓝光滤波片。第一滤波片10701的通带与所述第二滤波片10702的通带存在的重叠部分可以根据需要进行设备，该重叠部分即为超窄带宽滤波器107的通带；示例性地，可以将大小相同的第一滤波片10701与第二滤波片10702前后重叠设置，相对于图像采集设备的镜头进光方向，第一滤波片10701可以设置在第二滤波片10702之后，也可以设置在第二滤波片10702之前，从而组合得到超窄带宽滤波器107。
举例来说，图3示出根据本公开一实施例的一种第一滤波片的示意图。如图3所示，第一滤波片10701可以为蓝光滤波片，图4示出根据本公开一实施例的一种组合超窄带宽滤波器的示意图，如图4(a)所示，为图3中的第一滤波片10701，第一滤波片10701的通带为10nm，中心波长为465nm，即第一滤波片10701可以允许波长范围为460nm-470nm的蓝光通过，如图4(b)所示，第二滤波片10702的通带为16nm，中心波长为456nm，即第二滤波片100702可以允许波长范围为448nm-464nm的蓝光通过；其中，第一滤波片10701与第二滤波片100702的大小相同，将图4(a)中的第一滤波片10701与图4(b)中的第二滤波片10702前后重叠设置，即可以构成图4(c)所示的超窄带宽滤波器107；如图4(c)所示，第一滤波片10701可以允许的波长范围与第二滤波片100702可以允许的波长范围的重叠部分为4nm，即超窄带宽滤波器107的通带为4nm，中心波长为462nm。
在一种可能的实现方式中，所述图像采集设备102还配置有：梯度中性密度滤光片108，所述梯度中性密度滤光片108的色调沿预设方向，成梯度变化。
其中，色调表示图像的相对明暗程度，梯度中性密度滤光片108的色调即表示梯度中性密度滤光片表面的相对明暗程度；梯度中性密度滤光片108的色调沿预设方向成梯度变化，即沿预设方向梯度中性密度滤光片108表面逐渐从灰色过渡到黑色，越接近黑色，减少通光量的能力越强。示例性地，梯度中性密度滤光片108可以设置于图像采集设备102的镜头前方，梯度中性密度滤光片108可以减少镜头通光量，同时对图像采集设备102所采集的被测试件表面的图像的色调不产生任何影响。由于高温风洞试验过程中，需要在高温风洞考核舱内对被测试件进行高温加热，高温环境下产生强光辐射，且高温风洞考核舱内不同区域的辐射强度一般存在差异，利用梯度中性密度滤光片108可以对强光进行有效衰减，且梯度中性密度滤光片108的色调沿预设方向成梯度变化，从而可以对不同区域的强光进行针对性的衰减，所采集的被测试件表面的图像更加清晰且提高了图像中各区域的分辨率一致性。
示例性地，图5示出根据本公开一实施例的一种图像采集设备的镜头的示意图，如图5所示，相对于图像采集设备102的镜头进光方向，梯度中性密度滤光片108可以设置于超窄带宽滤波器107的前方。可以理解的是，梯度中性密度滤光片108也可以设置于超窄带宽滤波器107的后方。这样，图像采集设备102的镜头前方同时设置有超窄带宽滤波器107及梯度中性密度滤光片108，从而可以有效避免强光辐射引起的过曝对图片采集的影响，同时，所采集的被测试件表面的图像更加清晰且提高了图像中各区域的分辨率一致性。
在一种可能的实现方式中，所述预设方向及所述梯度中性密度滤光片108的色调的变化梯度，由所述高温风洞考核舱101的封闭空间内的风洞环境确定。
考虑到不同的高温风洞考核舱内，由于高温风洞考核舱内的布局、风洞进出口等存在差异，因此，可以根据高温风洞考核舱101的封闭空间内的风洞环境确定预设方向及梯度中性密度滤光片108的色调的变化梯度。
示例性地，在高温风洞考核舱101中通常一端设置有风洞进口，另一端设置有风洞出口，高温热流从进口流向出口，其中，在进口处的温度相对于出口处的温度通常要高，辐射强度通常较高；出口处的温度通常小于进口处的温度，辐射强度通常相对较低；因此，预设方向可以与高温风洞考核舱101中高温热流的方向相同，例如，可以与图2中箭头的方向相同，也可以与高温风洞考核舱101中高温热流的方向相同，例如，可以与图2中箭头的方向相反，也可以与高温风洞考核舱101中高温热流的方向成一定角度，本公开实施例对此不作限定。
在高温风洞考核舱内，不同区域的高温热流存在差异，即高温热流的温度从进口到出口成一定规律变化，梯度中性密度滤光片108的色调的变化梯度可以与高温热流的这种变化规律相对应。例如，高温风洞考核舱内高温热流的温度沿进口到出口方向可能均匀变化，也可能在呈多段突变等等。可以通过对高温风洞考核舱的不同区域进行测温或者采集图像等方式，根据所测温度或图像的过曝程度确定高温热流的变化规律。
示例性地，所述梯度中性密度滤光片108的色调沿预设方向，成线性梯度变化；即在高温风洞考核舱内高温热流的温度沿预设方向均匀变化时，梯度中性密度滤光片色调成线性梯度变化。示例性地，所述梯度中性密度滤光片108的色调沿预设方向，成多段梯度变化；即在高温风洞考核舱内高温热流的温度变化沿预设方向可以分为多段，且每段内的温度基本相同时，梯度中性密度滤光片色调成多段梯度变化。
举例来说，图6示出了根据本公开一实施例的梯度中性密度滤光片的表面示意图；如图6(a)所示，梯度中性密度滤光片108的色调沿预设方向，成线性梯度变化；如图6(b)所示，梯度中性密度滤光片108的色调沿预设方向，成多段线性梯度变化。
本公开实施例中，根据高温风洞考核舱的封闭空间内的风洞环境确定预设方向及梯度中性密度滤光片的色调的变化梯度，从而使得梯度中性密度滤光片针对不同区域的通光量与各区域的实际环境相适应，进一步提高了所采集的被测试件表面的图像的清晰度及所采集的图像中各区域的分辨率的一致性。
需要说明的是，尽管以上述实施例作为示例介绍了高温风洞环境下温度变形同步测量装置如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各实施方式，只要符合本公开的技术方案即可。
这样，本公开实施例中，图像采集设备配置有超窄带宽滤波器，超窄带宽滤波器包括第一滤波片及第二滤波片，第一滤波片与第二滤波片组合设置，使超窄带宽滤波器的通带小于预设阈值，滤波效果更好，利用单点温度及图像采集设备所采集的被测试件表面的图像，确定被测试件表面的温度场及变形场，提高了高温环境下温度场、变形场同步测量的精度。同时，仅需要第一滤波片与第二滤波片组合设置即可构成超窄带宽滤波器，简单方便，大大降低了对制造工艺的要求，经济性高。
图7示出根据本公开一实施例的一种高温风洞环境下温度变形同步测量方法的流程图。如图7所示，该方法可以应用于上述图2所示的处理设备103；该方法可以包括以下步骤：
步骤701、控制图像采集设备102通过高温风洞考核舱101上开设的观察窗106采集被测试件105表面的图像；其中，所述图像采集设备102配置有超窄带宽滤波器107，所述超窄带宽滤波器107包括第一滤波片10701及第二滤波片10702，所述第一滤波片10701与所述第二滤波片10702组合设置，使所述超窄带宽滤波器107的通带小于预设阈值；
步骤702、控制所述温度测量设备104测量被测试件105表面的单点温度；
步骤703、根据所述单点温度及所述被测试件105表面的图像，确定所述被测试件105表面的温度场及变形场。
示例性地，在上述步骤701之前还可以包括：利用第一滤波片10701及第二滤波片10702组合配置超窄带宽滤波器107，并架设上述图2所示的装置，同时可以打开温度测量设备104及补偿光源109等设备；之后对被测试件105进行加热，调整控制图像采集设备102的曝光时间，从而使图像采集设备102可以采集到清晰的被测试件105表面的图像。
示例性地，在上述步骤703中，还可以包括：提取被测试件105表面的图像的红光通道及绿光通道；根据测量的单点温度(即参考点温度)、红光通道及绿光通道，基于比色法，确定被测试件105表面的温度场；其中，被测试件105表面像素点的温度可以如下述公式(1)所示：
Figure BDA0003169273010000101
其中，C2为普朗克常数，T0为参考点温度，λ1和λ2分别为图像采集设备102光谱响应曲线中红光曲线和绿光曲线的中心波长，BRG为红光通道中像素点灰度与绿光通道中对应像素点灰度的比值，BRG0为红光通道中参考点灰度与绿光通道中参考点灰度的比值。
示例性地，在上述步骤703可以包括：提取被测试件105表面的图像的蓝光通道；根据蓝光通道，基于DIC方法，确定被测试件105表面的变形场；其中，变形场可以包括位移场及应变场；在DIC方法中，子区中各像素点变形前后的位置对应关系可以由下述公式(2)确定：
Figure BDA0003169273010000102
式中，u,v分别为变形前与变形后的子区中心点之间在x,y方向的距离，ux,uy和vx,vy分别为像素点在x,y方向上的位移梯度，△x,△y分别表示变形前的子区中像素点与中心点在x,y方向上的距离，(x,y)为变形后的子区中像素点的坐标，(x0,y0)为变形前的子区中像素点的坐标。
进一步地，根据上述公式(2)所得到的位移场，计算被测试件105表面的应变为：
Figure BDA0003169273010000111
其中，εx、εy、εxy分别表示x方向、y方向及xy方向的应变。
在一种可能的实现方式中，所述图像采集设备102还配置有：梯度中性密度滤光片108，所述梯度中性密度滤光片108的色调沿预设方向，成梯度变化。
本公开实施例中，图像采集设备102的镜头可以同时设置梯度中性密度滤光片108及超窄带宽滤波器107，进而采集被测试件105表面的图像，并根据单点温度及被测试件105表面的图像，确定被测试件105表面的温度场及变形场；由于图像采集设备102的镜头配置了梯度中性密度滤光片108，所采集的被测试件105表面的图像中辐射光的强度会发生变化，因此，在求取温度场之前，需要确认在图像采集设备102的镜头前方配置中性密度滤光片108时，所采集的被测试件105表面的图像对计算温度场的影响。
设图像采集设备102的镜头前方未配置中性密度滤光片108时，所采集的被测试件105表面的图像中的辐射强度矩阵为I1；图像采集设备102的镜头前方配置中性密度滤光片108时，所采集的被测试件105表面的图像中的辐射强度矩阵为I2，则得到辐射强度的比值矩阵M如下述公式(4)所示：
Figure BDA0003169273010000112
在400nm到700nm的波长范围内，中性密度滤光片108对所有波长(包括红光中心波长600nm，绿光中心波长540nm和蓝光中心波长465nm)显示相同的衰减系数。因此，当曝光时间是图像采集设备102中的唯一变量时，上述M矩阵保持不变，可以得到加热后所采集的被测试件105表面的图像(包括R通道和G通道)中的辐射强度如下述公式(5)所示：
I2′＝M·I1′……………………………(5)
其中，I1′为图像采集设备102的镜头前方未配置中性密度滤光片108时，加热后所采集的被测试件105表面的图像中的辐射强度矩阵；I2′为图像采集设备102的镜头前方配置中性密度滤光片108时，加热后所采集的被测试件105表面的图像中的辐射强度矩阵。
进一步地，上述公式(1)中BRG及BRG0可以分别用下述公式(6)及(7)表示：
Figure BDA0003169273010000121
Figure BDA0003169273010000122
其中，IR、IG分别表示图像采集设备102的镜头前方配置中性密度滤光片108时所采集的被测试件105表面的图像中的红光通道及绿光通道中像素点的强度矩阵，I’R、I’G分别表示图像采集设备102的镜头前方未配置中性密度滤光片108时所采集的被测试件105表面的图像中的红光通道及绿光通道中的像素点的强度矩阵；IR0、IG0分别表示图像采集设备102的镜头前方配置中性密度滤光片108时所采集的被测试件105表面的图像中的红光通道及绿光通道中参考点的强度矩阵，I’R0、I’G0分别表示图像采集设备102的镜头前方未配置中性密度滤光片108时所采集的被测试件105表面的图像中的红光通道及绿光通道中的参考点的强度矩阵。
由上述公式(6)及(7)可知，BRG和BRG0的数值与图像采集设备102的镜头前方是否配置中性密度滤光片108无关，因此，在图像采集设备102的镜头前方配置中性密度滤光片108时，依旧可以采用上述公式(1)计算温度场。
在一种可能的实现方式中，所述第一滤波片10701与所述第二滤波片10702为带通滤波片，所述第一滤波片10701的通带与所述第二滤波片10702的通带存在重叠部分，且所述重叠部分小于所述预设阈值。
在一种可能的实现方式中，所述预设方向及所述梯度中性密度滤光片108的色调的变化梯度，由所述高温风洞考核舱101的封闭空间内的风洞环境确定。示例性地，可以在对被测试件105加热之前，对风洞环境进行试验，例如，高温热流方向、温度的变化规律等，从而确定上述预设方向及梯度中性密度滤光片108的色调的变化梯度。
在一种可能的实现方式中，所述梯度中性密度滤光片108的色调沿预设方向，成线性梯度变化。
需要说明的是，尽管以上述实施例作为示例介绍了高温风洞环境下温度变形同步测量方法如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各实施方式，只要符合本公开的技术方案即可。
这样，本公开实施例中图像采集设备配置有超窄带宽滤波器，超窄带宽滤波器包括第一滤波片及第二滤波片，第一滤波片与第二滤波片组合设置，使超窄带宽滤波器的通带小于预设阈值，滤波效果更好，利用单点温度及图像采集设备所采集的被测试件表面的图像，确定被测试件表面的温度场及变形场，提高了高温环境下温度场、变形场同步测量的精度。同时，仅需要第一滤波片与第二滤波片组合设置即可构成超窄带宽滤波器，简单方便，大大降低了对制造工艺的要求，经济性高。
本公开实施例还提供了一种高温风洞环境下温度变形同步测量装置，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行上述方法。
本公开实施例还提供了一种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，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。
图8示出根据本公开一实施例的一种用于高温风洞环境下温度变形同步测量的装置1900的框图。例如，装置1900可以被提供为一服务器。参照图8，装置1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。
装置1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行装置1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将装置1900连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口1958。装置1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如Windows ServerTM，MacOS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM或类似。
在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由装置1900的处理组件1922执行以完成上述方法。
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
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 (7)

1.一种高温风洞环境下温度变形同步测量装置，其特征在于，包括：高温风洞考核舱、图像采集设备、处理设备、温度测量设备；其中，
所述高温风洞考核舱的封闭空间内固定有被测试件，所述高温风洞考核舱上开设有观察窗；所述高温风洞考核舱用于对所述被测试件进行高温电弧风洞考核；
所述图像采集设备，用于通过所述观察窗采集所述被测试件表面的图像；所述图像采集设备配置有超窄带宽滤波器，所述超窄带宽滤波器包括第一滤波片及第二滤波片，所述第一滤波片与所述第二滤波片组合设置，使所述超窄带宽滤波器的通带小于预设阈值；
所述温度测量设备，用于测量被测试件表面的单点温度；
所述处理设备，用于根据所述单点温度及所述被测试件表面的图像，确定所述被测试件表面的温度场及变形场；
所述图像采集设备还配置有：梯度中性密度滤光片，所述梯度中性密度滤光片的色调沿预设方向，成梯度变化；其中，所述梯度中性密度滤光片的数量为一片；所述梯度中性密度滤光片的色调沿预设方向，成梯度变化，包括沿预设方向梯度中性密度滤光片表面逐渐从灰色过渡到黑色；所述预设方向及所述梯度中性密度滤光片的色调的变化梯度，由所述高温风洞考核舱的封闭空间内的风洞环境确定。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述梯度中性密度滤光片的色调沿预设方向，成线性梯度变化。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一滤波片与所述第二滤波片为带通滤波片，所述第一滤波片的通带与所述第二滤波片的通带存在重叠部分，且所述重叠部分小于所述预设阈值。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：补偿光源；
所述补偿光源用于补偿所述高温风洞考核内的环境光；所述超窄带宽 滤波器的通带使所述补偿光源的光通过。
5.一种高温风洞环境下温度变形同步测量方法，其特征在于，该方法应用于所述权利要求1至权利要求4中任意一项所述装置；所述方法包括：
控制图像采集设备通过高温风洞考核舱上开设的观察窗采集被测试件表面的图像；其中，所述图像采集设备配置有超窄带宽滤波器，所述超窄带宽滤波器包括第一滤波片及第二滤波片，所述第一滤波片与所述第二滤波片组合设置，使所述超窄带宽滤波器的通带小于预设阈值；
控制所述温度测量设备测量被测试件表面的单点温度；
根据所述单点温度及所述被测试件表面的图像，确定所述被测试件表面的温度场及变形场；
所述图像采集设备还配置有：梯度中性密度滤光片，所述梯度中性密度滤光片的色调沿预设方向，成梯度变化；其中，所述梯度中性密度滤光片的数量为一片；所述梯度中性密度滤光片的色调沿预设方向，成梯度变化，包括沿预设方向梯度中性密度滤光片表面逐渐从灰色过渡到黑色；所述预设方向及所述梯度中性密度滤光片的色调的变化梯度，由所述高温风洞考核舱的封闭空间内的风洞环境确定。
6.一种高温风洞环境下温度变形同步测量装置，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的可执行指令时实现权利要求5中所述的方法。
7.一种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，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求5中所述的方法。
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