CN114061894A - 一种空腔模型脉动压力与噪声测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空腔模型脉动压力与噪声测量系统,该系统基于快响压敏漆技术以及图像处理技术来测量计算空腔模型的脉动压力与噪声,不再需要通过传感器来进行测量,从而可以规避在空腔模型上安装传感器,进而可以简化空腔模型的设计难度以及加工难度,从而降低模型设计成本以及加工成本。采用本发明的空腔模型脉动压力与噪声测量系统,可以获得高空间分辨率的全域空腔脉动压力和噪声数据图谱,特别适用于空腔声学特性和流场结构研究,具有推广应用价值。
Description
技术领域
本申请属于风洞光学测量试验技术领域,具体涉及一种空腔模型脉动压力与噪声测量系统。
背景技术
空腔结构各个领域都存在广泛应用,例如在航空航天领域内,战斗机的内埋武器舱、客机的起落架舱、超燃冲压发动机燃烧室内用于稳定火焰的凹腔等,都涉及到空腔结构。
其中,空腔非定常流动所引发的气动问题是一种非常复杂的气动现象,容易引起航空航天领域内使用空腔结构的先进飞行器产生故障,因此,有必要对空腔结构内部的脉动压力和噪声进行测量,从而更好的对空腔进行研究,以保障先进飞行器的安全。
在现有技术中,一般是采用在空腔模型内壁上安装脉动压力传感器的方式来测量空腔模型的脉动压力和噪声。在进行风洞试验时,脉动压力传感器感受到空腔气流的压力脉动,并将其转化为电信号。电信号经过放大、滤波等处理后,由脉动压力传感器的校准关系换算为实际的空腔脉动压力,并根据脉动压力与声压的关系,进一步将实际的空腔脉动压力换算为噪声。
然而,在上述过程中,脉动压力传感器的测量精度虽然较高,但也存在诸多缺陷:①因为脉动传感器突出或凹陷于空腔内表面均会对空腔流场产生干扰,造成脉动压力与噪声测量的不准确,故要求传感器与空腔模型表面严格平齐,进而使得脉动压力传感器安装难度较大。②安装脉动压力传感器需要在安装位置和走线通道对空腔模型进行开孔和开槽,加大了模型设计难度、加工难度,提高了模型设计和加工成本。③脉动压力传感器只能进行空腔表面若干点的测量,空间分辨率很低,无法完成全域面测量的要求,无法获取全域空腔的声学特性和流场结构细节。
发明内容
有鉴于此,本申请的目的在于提供一种空腔模型脉动压力与噪声测量系统,通过该系统获取到与空腔模型相关的光强图像后,即可将图像用于测量空腔模型脉动压力与噪声测量,从而无需在空腔模型表面安装传感器即可实现为空腔模型脉动压力与噪声测量,从而可以减小了空间模型的设计难度、加工难度,也减小了空间模型的设计成本、加工成本。同时,采用本发明的空腔模型脉动压力与噪声测量系统,可以获得高空间分辨率的全域空腔脉动压力和噪声数据图谱,特别适用于空腔声学特性和流场结构研究,具有推广应用价值。
本申请的实施例是这样实现的:
本申请实施例提供一种空腔模型脉动压力与噪声测量系统,包括:同步控制器以及与所述同步控制器连接的高速相机、激发光源以及数据处理工控机,所述数据处理工控机还与所述高速相机连接;
所述同步控制器,用于在获取到启动信号后,向所述激发光源以及所述高速相机发送工作信号;
激发光源,用于在获取到所述工作信号后,在预设时间发出预设波长的激发光照射其表面覆盖有快响压敏涂料的空腔模型;
高速相机,用于在获取到所述工作信号后,在风洞启动前且激发光源发出所述激发光后,拍摄参考光图像;还用于在风洞启动前且激发光源发出所述激发光前,拍摄背景图像;还用于在风洞启动后且激发光源发出所述激发光后,拍摄放置于所述风洞内的空腔模型的图像序列;
数据处理工控机,用于获取所述图像序列、所述参考光图像以及所述背景图像,计算所述空腔模型的脉动压力与噪声。
结合第一方面实施例,在一种可能的实施方式中,所述数据处理工控机,具体用于:
根据所述图像序列、所述参考光图像、所述背景图像以及预先获取到的所述快响压敏漆校准系数关系式,计算得到所述空腔模型的脉动压力与噪声。
结合第一方面实施例,在一种可能的实施方式中,所述快响压敏漆校准系数关系式为:
其中,P为压力,αji为校准系数,Ir为吹风状态下的图像序列和不吹风状态下的参考光图像的光强比值,T为温度。
结合第一方面实施例,在一种可能的实施方式中,所述高速相机和所述激发光源安装在风洞驻室中,且所述高速相机和所述激发光源的固定装置可沿风洞轴线及其上下进行调节,使得所述高速相机和所述激发光源处于风洞轴线和风洞侧壁的观察窗范围内。
结合第一方面实施例,在一种可能的实施方式中,所述拍摄方向和所述照射方向垂直于所述空腔模型的内表面。
结合第一方面实施例,在一种可能的实施方式中,所述激发光源的数量为两个。
结合第一方面实施例,在一种可能的实施方式中,所述的快响压敏涂料在参考温度20℃下的压力敏感性大于0.6%/kPa,适用压力范围上限大于150kPa,参考压力100kPa下的温度敏感性小于5%/℃,适用温度范围上限大于50℃,所述快响压敏涂料的响应时间小于200微秒。
结合第一方面实施例,在一种可能的实施方式中,所述的高速相机的灰度动态范围不小于8,所述的高速相机的空间分辨率在800×600像素以上,所述的高速相机的满幅帧频大于4000帧/秒,且带背板制冷,可安装不同焦距镜头和不同峰值波长的窄波滤镜。
结合第一方面实施例,在一种可能的实施方式中,所述快响压敏涂料的激发光与所述快响压敏涂料在被激发后所发出的发射光的波长带宽小于150nm,所述激发光峰值与所述发射光峰值波长相差至少200nm,所述快响压敏涂料的光降解速率小于1%/min。
结合第一方面实施例,在一种可能的实施方式中,所述的激发光源的滤光片透过率大于90%,具有脉冲模式和连续模式;所述激发光源的光源控制类型为TTL,滤光组合形式为低通+窄波,以便所述空腔模型的表面光强照度至少达20mW/cm2。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本申请实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示,本申请的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图,重点在于示出本申请的主旨。
图1示出本申请实施例提供的一种空腔模型脉动压力与噪声测量系统的结构示意图。
图2示出本申请实施例提供的空腔模型表面的涂层结构示意图。
图3示出本申请实施例提供的空腔表面脉动压力时域结果图谱。
图4示出本申请实施例提供的空腔表面脉动压力频域结果图谱。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本申请的描述中诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
再者,本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。
此外,针对现有技术中的测量空腔模型的脉动压力和噪声所存在的缺陷(①因为脉动传感器突出或凹陷于空腔内表面均会对空腔流场产生干扰,造成脉动压力与噪声测量的不准确,故要求传感器与空腔模型表面严格平齐,进而使得脉动压力传感器安装难度较大。②安装脉动压力传感器需要在安装位置和走线通道对空腔模型进行开孔和开槽,加大了模型设计难度、加工难度,提高了模型设计和加工成本。③脉动压力传感器只能进行空腔表面若干点的测量,空间分辨率很低,无法完成全域面测量的要求,无法获取全域空腔的声学特性和流场结构细节。)均是申请人在经过实践并仔细研究后得出的结果,因此,上述缺陷的发现过程以及在下文中本申请实施例针对上述缺陷所提出的解决方案,都应该被认定为申请人对本申请做出的贡献。
为了解决上述问题,本申请实施例提供一种空腔模型脉动压力与噪声测量系统,在通过该方法获取图像后,可以基于对图像进行图像处理,从而可以对空腔表面进行大区域连续全域面测量,提高空间分辨率,且无需在空腔模型表面安装传感器,因此,对空腔流场无干扰,也无需进行开孔、开槽操作,减小了空间模型的设计难度、加工难度,也减小了空间模型的设计成本、加工成本。
该技术可采用相应的软件、硬件以及软硬结合的方式实现。以下对本申请实施例进行详细介绍。
下面将针对本申请所提供的空腔模型脉动压力与噪声测量系统进行介绍。
请参阅图1,本申请实施例提供一种空腔模型脉动压力与噪声测量系统,包括:同步控制器、高速相机、激发光源以及数据处理工控机。
其中,高速相机、激发光源以及数据处理工控机均与同步控制器连接,所述数据处理工控机还与所述高速相机连接。
其中,同步控制器,用于在获取到启动信号后,向所述激发光源以及所述高速相机发送工作信号;
激发光源,用于在获取到所述工作信号后,在预设时间发出预设波长的激发光照射其表面覆盖有快响压敏涂料的空腔模型;
高速相机,用于在获取到所述工作信号后,在风洞启动前且激发光源发出所述激发光后,拍摄参考光图像;还用于在风洞启动前且激发光源发出所述激发光前,拍摄背景图像;还用于在风洞启动后且激发光源发出所述激发光后,拍摄放置于所述风洞内的空腔模型的图像序列;
数据处理工控机,用于获取所述图像序列、所述参考光图像以及所述背景图像,计算所述空腔模型的脉动压力与噪声。
具体的,空腔模型脉动压力与噪声测量系统在工作前,需要先制作表面覆盖有快响压敏涂料的空腔模型。
在本申请实施例中,制作好的空腔模型表面,从下至上依次覆盖有快响压敏涂料底漆和快响压敏涂料面漆。
涂层结构示意图如图2所示。
在本申请实施例中,为了制作具有图2所示结构的空腔模型,在得到常规的金属空腔模型,例如尺寸是长度200mm,宽度66mm,深度33mm的空腔金属模型后,可以先对空腔模型的表面进行清理,例如用原子灰将空腔模型内表面螺钉孔等凹陷磨平、固化并打磨,用乙醇或丙酮清理空腔模型表面,去除灰尘等影响。
在清理之后,将快响压敏涂料底漆与溶剂进行搅拌直至分散均匀,采用喷枪喷涂的方式在空腔模型表面喷涂快响压敏涂料底漆,喷涂完成后,将喷涂有底漆的空腔模型放置在烘箱中以90℃烘烤6个小时进行固化。在固化完成后,用砂纸打磨空腔模型的底漆涂层,直至粗糙度小于1.6。
后续,再次对空腔模型的表面进行清理,清理完成后,将快响压敏涂料面漆与溶剂进行搅拌直至分散均匀,采用喷枪喷涂的方式在底漆涂层上再喷涂快响压敏涂料面漆,并将喷涂有面漆的空腔模型放置在烘箱中以65℃烘烤6个小时固化,固化完成后所形成的面漆不打磨。
值得指出的是,快响压敏涂料具有光致发光特性以及氧猝熄特性。
其中,光致发光特性是指:快响压敏涂料在一定波长的激发光的照射下,可发射出另一波长的发射光。氧猝熄特性是指:快响压敏涂料的发射光的强度与快响压敏涂料所覆盖的涂层内的氧渗透压有关,而氧渗透压与涂层表面压力相关。
基于快响压敏涂料的上述两种特性,可以在待测量空腔模型的表面喷涂快响压敏涂料,并以特定波长的激发光(能够激发所述快响压敏漆的激发光)照射快响压敏涂料,然后利用空腔模型表面的快响压敏涂料的光致发光和氧猝熄特性,将快响压敏涂料的发光强度换算成空腔模型的表面压力,然后根据获得的表面压力进而计算获得空腔模型表面的脉动压力和噪声。
在本申请实施例中,快响压敏涂料在参考温度20℃下的压力敏感性大于0.6%/kPa,适用压力范围上限大于150kPa,参考压力100kPa下的温度敏感性小于5%/℃,适用温度范围上限大于50℃,涂料响应时间小于200微秒,激发波长为380nm~420nm,激发光峰值在405nm附近,发射波长600nm~720nm,发射光峰值在650nm附近,光降解速率小于1%/min。
此外,快响压敏涂料的保存期限应该在3个月以上。
在制作好表面覆盖有快响压敏涂料的空腔模型后,将空腔模型与支杆的一端固连,所述支杆的另一端固连在风洞弯刀支撑机构上,所述空腔模型的位置处于风洞轴线和所述风洞的流场均匀区范围。
安装好空腔模型后,再在风洞内安装高速相机和激发光源;所述激发光源能够发出激发所述快响压敏涂料的激发光。
可选的,可以将高速相机和激发光源安装在风洞驻室中。
且高速相机和激发光源的固定装置可沿风洞轴线及其上下进行调节,使得高速相机和激发光源处于风洞轴线和风洞侧壁的观察窗范围内。
此外,还需要保证空腔模型在高速相机的拍摄范围内,空腔模型在激发光源所发出的激发光的照射范围内。
此外,在一些实施方式中,为了减小镜头畸变和风洞壁开孔对流场的影响,在将空腔模型安装到风洞内后,还可以将高速相机调整到空腔模型中间位置且使得相机镜头与激发光头紧贴风洞壁内表面,以便高速相机的拍摄方向和激发光源的照射方向垂直于空腔模型的内表面。此外,两个激发光源紧靠高速相机两侧,尽量保证空腔模型表面的光照均匀。
可选的,高速相机为科学级CMOS相机,具有高信噪比和灰度动态范围。
在一些实施方式中,高速相机的灰度动态范围至少在8位以上,例如灰度动态范围为12位或14位;且高速相机的空间分辨率在800×600像素以上,例如空间分辨率为1024×1024像素;满幅帧频大于4000帧/秒,例如满幅帧频5000帧/秒,像素尺寸20μm2;带背板制冷,可安装不同焦距镜头和不同峰值波长的窄波滤镜。例如采用的镜头为24mm定焦镜头,采用的滤镜为650nm窄波滤镜。
在本申请一些实施例中,设置两个激发光源。激发光源的波长为380nm~410nm,且选用的激发光源的滤光片透过率大于90%,具有脉冲模式和连续模式。激发光源的光源控制类型为TTL,滤光组合形式为低通+窄波,以便所述空腔模型的表面光强照度至少达20mW/cm2。
此外,在一些实施方式中,为了便于将激发光源所发出的激发光和快响压敏涂料在激发光照射下所发出的发射光进行滤波分离,快响压敏涂料在被激发后所发出的发射光的波长带宽小于150nm,激发光峰值与发射光峰值波长相差至少200nm,快响压敏涂料的光降解速率小于1%/min。
在一些实施方式中,两台激发光源依次通过快装板、云台、侧向滑动件、升降平台、滑块连接在驻室滑轨上,高速相机通过侧向滑动件、升降平台、滑块也连接在同一滑轨上。沿滑轨移动滑块可调节激发光源和高速相机在风洞轴线方向的前后位置,升降平台和侧向滑动件用来调节激发光源和高速相机的上下与横向位置,实现了测量设备的精确安装和固定,使得相机和光源能够处于风洞轴线上和风洞壁观察窗范围内。
此外,还需要安装激发光源电源、同步触发器和数据处理工控机。
其中,同步触发器可设置脉冲信号的周期、时延、脉宽及脉冲个数,可实现高速相机曝光和激发光源的时序控制。可选的,同步触发器至少包括2路输出,控制精度小于20纳秒,例如选用为单路输入8路输出,控制精度小于10纳秒的同步触发器。
数据处理工控机与同步触发器和高速相机连接,用于对同步触发器的参数进行设置,进而控制激发光源的照射和高速相机曝光的时序,并接收高速相机拍摄的图像,进行后续的图像后处理,获得所需的空腔脉动压力和噪声结果图像。
进一步的,将激发光源电源安装在风洞驻室中,将同步触发器和数据处理工控机安放在风洞驻室外的工作平台上。
其中,在风洞驻室内有气流流动,激发光源电源需紧固。
此外,将高速相机和激发光源的控制线与同步触发器连接,将高速相机的数据线和同步触发器的控制线与工控机连接。
其中,数据线和控制线均通过驻室侧壁线缆孔引出,线缆均用捆扎带固定。
在做好上述安装程序后,还可以对以下内容进行静态调试:
静态调试内容包括相机镜头调节、分辨率、采集帧频和曝光时间设置、图像采集时序确定等步骤。
其中,镜头调节包括调焦和光圈,调焦的目的是使得图像尽可能清晰,而光圈和相机曝光时间决定了图像灰度水平和信噪比。由于光圈越小景深越大,为提高图像边缘的质量,需要在合理的曝光时间内尽量缩小光圈。同时,图像采集帧频与曝光时间相关联,两者需匹配。采集时序设置为,光源触发周期6000ms,脉宽(触发时长)5000ms,触发延迟0ms,采集时间3000ms,相机触发周期1000ms,触发延迟100ms,脉宽1ms。采集帧频设置为10000Hz,曝光时间设置为70微秒,采集图像数量设置为10000幅。
此外,在一些实施方式中,还可以将本申请所涉及到的系统与风洞测控系统进行联调,模拟正常吹风条件,关闭驻室,并对风洞试验段进行遮光处理。
在完成上述工作后,即可以启动空腔模型脉动压力与噪声测量系统进行工作。
可选的,可以在启动风洞前,打开所述激发光源,通过所述高速相机采集参考光图像,采集完毕后关闭所述激发光源,并通过所述高速相机采集背景图像。
完成参考光图像以及背景图像的采集后,启动风洞,在流场稳定后,向所述同步触发器发射启动信号,使得所述同步触发器接收所述启动信号后同时给所述高速相机和所述激发光源发送工作信号,以便所述发光光源开始照射所述快响压敏涂料,所述高速相机开始采集图像序列。
当然,图像序列采集结束后,需要关闭电源。
在得到背景图像、参考光图像、图像序列后,可以基于这些图像以及预设的快响压敏漆校准系数关系式,得到待测量空腔模型的脉动压力与噪声。
可选的,可以根据所述图像序列、所述参考光图像、所述背景图像以及预先获取到的所述快响压敏漆校准系数关系式,计算得到所述空腔模型的脉动压力与噪声,具体如下:
其中,将所述参考光图像及所述图像序列分别减除所述背景图像,并将减除所述背景图像后得到的参考光图像和图像序列进行前滤波,得到前滤波参考光图像以及前滤波图像序列。
可选的,前滤波的方式可以为高斯滤波,高斯滤波的高斯函数为:
其中,x,y为输入高斯函数中的图像的像素点的横纵坐标,e为自然常数,σ的大小决定高斯函数的宽度,通常取为1.5。
上述输入高斯函数中的图像即为:减除背景图像后得到的参考光图像以及减除背景图像后得到的图像序列。
然后再将前滤波参考光图像与前滤波图像序列进行比值处理,得到比值序列图像,并对所述比值序列图像进行后滤波。
在本申请实施例中,后滤波可以采用中值滤波,具体方法是用一个奇数点的移动窗口,将窗口中心点的值用窗口内各点的中值代替。
根据后滤波后的比值序列图像和所述快响压敏漆校准系数关系式,计算得到所述空腔模型的空腔表面压力数据序列图像。
其中,快响压敏漆校准系数关系式为预先通过实验测试得到,例如在一些实施方式中,可以为:
其中,P为压力,αji为校准系数,Ir为吹风状态下的图像序列和不吹风状态下的参考光图像的光强比值,T为温度。
在本申请中,αji、T均为已知量,将后滤波后的比值序列图像作为上述快响压敏漆校准系数关系式中的输入量,即Ir,即可以得到与压力相关的数据序列图像,即待测量空腔模型的空腔表面压力数据序列图像。
得到空腔表面压力数据序列图像后,可以根据所述空腔表面压力数据序列图像,计算得到所述待测量空腔模型的空腔表面脉动压力时域结果以及空腔表面脉动压力频域结果。
可选的,空腔表面脉动压力时域结果包括脉动压力均方根、声压级和脉动压力系数。脉动压力均方根、声压级和脉动压力系数即为可以反应空腔模型的脉冲压力。
可选的,脉动压力均方根形式为:
其中,Prms为脉动压力均方根,T为图像采集时间,p为脉动压力。
在本申请中,T为已知量,将空腔表面压力数据序列图像作为上述脉动压力均方根公式的输入,即可得到待测量空腔模型的空腔表面的脉动压力均方根。
可选的,声压级形式为:
其中,SPL为声压级,Prms为脉动压力均方根,pref为参考压力。
在本申请中,pref为已知量,将待测量空腔模型的空腔表面的脉动压力均方根作为上述声压级公式的输入,即可得到待测量空腔模型的空腔表面的声压级。
可选的,脉动压力系数形式为:
其中,Cp%为脉动压力系数,Prms为脉动压力均方根,q为风洞来流速压。
在本申请中,q为已知量,将待测量空腔模型的空腔表面的脉动压力均方根作为上述脉动压力系数公式的输入,即可得到待测量空腔模型的空腔表面的脉动压力系数。
可选的,空腔表面脉动压力频域结果包括功率谱密度和声压频谱。
可选的,功率谱密度形式为:
其中,P(f)为功率谱密度,T为图像采集时间,p为脉动压力,f为频率。
在本申请中,T、f为已知量,将空腔表面压力数据序列图像作为上述脉动压力均方根公式的输入,即可得到待测量空腔模型的空腔表面的功率谱密度。
可选的,声压频谱形式为:
其中,SPFS为声压频谱,P(f)为功率谱密度,pref为参考压力。
其中,空腔表面脉动压力时域结果以及空腔表面脉动压力频域结果请分别参照图3以及图4。
在本申请实施例所提供的空腔模型脉动压力与噪声测量系统中,通过在空腔模型表面喷涂快响压敏涂料,并拍摄该快响压敏涂料被激发光源所发出的激发光所激发后形成的图像序列,以便后续可以基于图像序列进行图像处理,从而获取到空腔模型脉动压力和噪声。
在上述过程中,无需在空腔模型上安装传感器,从而可以规避在空腔模型上安装传感器,进而可以简化空腔模型的设计难度以及加工难度,从而降低模型设计成本以及加工成本。
此外,由于快响压敏涂料能够对空腔表面进行全面覆盖,因此,通过本申请所提供的测量方法,还可以针对空腔模型进行全域面测量,空间分辨率得到明显提高,可以得到全域空腔的声学特性和流场结构细节,还具有来流无扰动等优点。
此外,由于是对图像进行处理计算,相较于现有技术,本申请还存在运算效率高,可实现实时计算的优势,具有推广应用价值。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、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、程序段或代码的一部分,所述模块、程序段或代码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。也应当注意,在有些作为替换的实现方式中,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。
另外,在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分,也可以是各个模块单独存在,也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,笔记本电脑,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种空腔模型脉动压力与噪声测量系统,其特征在于,包括:同步控制器以及与所述同步控制器连接的高速相机、激发光源以及数据处理工控机,所述数据处理工控机还与所述高速相机连接;
所述同步控制器,用于在获取到启动信号后,向所述激发光源以及所述高速相机发送工作信号;
激发光源,用于在获取到所述工作信号后,在预设时间发出预设波长的激发光照射其表面覆盖有快响压敏涂料的空腔模型;
高速相机,用于在获取到所述工作信号后,在风洞启动前且激发光源发出所述激发光后,拍摄参考光图像;还用于在风洞启动前且激发光源发出所述激发光前,拍摄背景图像;还用于在风洞启动后且激发光源发出所述激发光后,拍摄放置于所述风洞内的空腔模型的图像序列;
数据处理工控机,用于获取所述图像序列、所述参考光图像以及所述背景图像,计算所述空腔模型的脉动压力与噪声。
2.根据权利要求1所述的测量系统,其特征在于,所述数据处理工控机,具体用于:
根据所述图像序列、所述参考光图像、所述背景图像以及预先获取到的所述快响压敏漆校准系数关系式,计算得到所述空腔模型的脉动压力与噪声。
4.根据权利要求1所述的测量系统,其特征在于,所述高速相机和所述激发光源安装在风洞驻室中,且所述高速相机和所述激发光源的固定装置可沿风洞轴线及其上下进行调节,使得所述高速相机和所述激发光源处于风洞轴线和风洞侧壁的观察窗范围内。
5.根据权利要求4所述的测量系统,其特征在于,所述拍摄方向和所述照射方向垂直于所述空腔模型的内表面。
6.根据权利要求4所述的测量系统,其特征在于,所述激发光源的数量为两个。
7.根据权利要求1所述的测量系统,其特征在于,所述的快响压敏涂料在参考温度20℃下的压力敏感性大于0.6%/kPa,适用压力范围上限大于150kPa,参考压力100kPa下的温度敏感性小于5%/℃,适用温度范围上限大于50℃,所述快响压敏涂料的响应时间小于200微秒。
8.根据权利要求1所述的测量系统,其特征在于,所述快响压敏涂料的激发光与所述快响压敏涂料在被激发后所发出的发射光的波长宽度均小于150nm,所述激发光峰值与所述发射光峰值波长相差至少200nm,所述快响压敏涂料的光降解速率小于1%/min。
9.根据权利要求1所述的测量系统,其特征在于,所述的高速相机的灰度动态范围不小于8,所述的高速相机的空间分辨率在800×600像素以上,所述的高速相机的满幅帧频大于4000帧/秒,且带背板制冷,可安装不同焦距镜头和不同峰值波长的窄波滤镜。
10.根据权利要求1所述的测量系统,其特征在于,所述的激发光源的滤光片透过率大于90%,具有脉冲模式和连续模式;所述激发光源的光源控制类型为TTL,滤光组合形式为低通+窄波,以便所述空腔模型的表面光强照度至少达20mW/cm2。
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