CN117990267A - 一种获取压敏漆压力灵敏度的方法、系统及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种获取压敏漆压力灵敏度的方法、系统及介质，基于驻波管光学压力试验获取多个工作频率下任意一个频率的多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力和参考光强，多个不同第一相位的压力和多个不同第二相位的光强按照时间顺序一一对应；基于多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力、参考光强及Stern‑Volmer关系方程得到多个关于系数A和B的方程，采用最小二乘法，方程拟合得到A和B；基于关系方程，公式求导得到系数B的表达式；基于静态压力灵敏度的定义和系数B的表达式，得到压敏漆的动态压力灵敏度，以实现压敏漆的动态压力灵敏度与动态响应截止频率的直接测量。
Description
技术领域
本发明涉及航空风洞试验中飞行器表面压力测量的技术领域，具体涉及一种获取压敏漆压力灵敏度的方法、系统及介质。
背景技术
压敏漆作为最新的光学测压技术，其测压原理是基于光致发光和氧猝灭原理(即在一定波长的紫外线光照下，涂料中的光敏分子由基态获得能量跃迁到激发态，再次回到基态的过程中发出辐射光，然而遇到氧分子碰撞后返回基态则不发出荧光，而不同压力时氧分子浓度不同，故辐射光强度与压力有一定联系)，也就是说，测量过程中需要设计光路给予紫外线光照，通过采集辐射光的光信号得到压力值。
压敏漆的压力灵敏度是关乎其性能的重要参数，当前的测量方法只能测量得到静态的压力灵敏度，却没有技术方法测量其动态的压力灵敏度。该值可直接定量分析压敏漆在高频压力波动下的测量能力，反映了压敏漆在高频动态压力下响应压力波动的能力。
发明内容
本申请要解决的技术问题是提供一种获取压敏漆压力灵敏度的方法、系统及介质，具有可以得到压敏漆动态压力灵敏度的特点。
第一方面，本申请提供一种实施例中提供一种获取压敏漆压力灵敏度的方法，包括：
基于驻波管光学压力试验获取多个工作频率下任意一个频率的多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力和参考光强，其中，多个不同第一相位的压力和多个不同第二相位的光强按照时间顺序一一对应；
基于所述多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力、参考光强及Stern-Volmer关系方程得到多个关于系数A和B的方程，采用最小二乘法，通过多个方程进行拟合得到A和B；其中，P表示测量物体的表面压力，I表示与所述测量物体的表面压力所对应的光强，Pref表示参考压力，Iref表示参考光强；
基于Stern-Volmer关系方程，进行公式求导得到系数B的表达式；
基于静态压力灵敏度的定义和所述的系数B的表达式，得到压敏漆的动态压力灵敏度。
一种实施例中，所述的基于驻波管光学压力试验获取多个工作频率下任意一个频率的多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力和参考光强，包括：
控制驻波管光学压力校准装置的函数信号发生器以多个频率产生交流电信号，基于任意一个频率的交流电信号，基于压力传感器获得压力随时间波动的第一波形信号，基于动态光强获取部件获取光强随时间波动的第二波形信号；
基于所述第一波形信号，以某个相位为第一起点，获取多个不同第一相位的压力；
获取大气压力作为参考压力；
基于所述第二波形信号，以某个相位为第二起点，获取多个不同第二相位的光强；所述第二起点与第一起点的相位差为180度，所述多个不同第二相位和多个不同第一相位按照顺序一一对应，且相位差为180度；
将光强信号的直流分量作为参考光强。
一种实施例中，所述的基于压力传感器获得压力随时间波动的第一波形信号，包括：
将所述压力传感器的输出进行低通滤波去除噪声得到原始信号；
将所述原始信号进行带通滤波得到第一波形信号。
一种实施例中，所述动态光强获取部件包括光电倍增管，所述的基于动态光强获取部件获取光强随时间波动的第二波形信号，包括：
对所述光电倍增管输出的信号进行带通滤波获取交流分量得到所述第二波形信号；
所述动态光强获取部件包括图像采集单元，所述的基于动态光强获取部件获取光强随时间波动的第二波形信号，包括：
从图像采集单元采集的第一张图片开始，对于任意一张图片，计算图片的平均灰度值作为该图片的光强值；
基于多个图片所对应的多个光强值得到光强的一维时间序列数据；
将所述一维时间序列数据进行小波变换滤波，得到光强随时间波动的第二波形信号。
一种实施例中，所述的从图像采集单元采集的第一张图片开始，对于任意一张图片，计算图片的平均灰度值作为该图片的光强值，包括：
从图像采集单元采集的第一张图片开始，对于任意一张图片，选取图片的中心区域，并计算该中心区域的平均灰度值作为该图片的光强值。
一种实施例中，所述的基于所述第一波形信号，以某个相位为第一起点，获取多个不同第一相位的压力，包括：
基于所述第一波形信号，以波峰或波谷为第一起点，获取第一固定相位差的n个不同第一相位的压力；
所述的基于所述第二波形信号，以某个相位为第二起点，获取多个不同第二相位的光强，包括：
基于所述第二波形信号，与第一起点相对应地，以波谷或波峰为第二起点，获取第二固定相位差的n个不同第二相位的光强；所述第二固定相位差等于第一固定相位差。
一种实施例中，所述的基于Stern-Volmer关系方程，进行公式求导得到系数B的表达式，包括：
。
一种实施例中，所述的基于静态压力灵敏度的定义和所述的系数B的表达式，得到压敏漆的动态压力灵敏度，包括：
将系数B的表达式
，
带入静态压力灵敏度的定义公式
，
得到压敏漆的动态压力灵敏度
，
其中，表示静态压力灵敏度，/>表示差分运算，/>表示动态压力灵敏度。
一种实施例中，所述方法还包括，获取动态响应截止频率，包括：
获取所述多个工作频率中任意一个工作频率下的任意一个第一相位的压力Pi及与该任意一个第一相位所对应的第二相位的光强Ii，获取所述第二相位的光强Ii所对应的压力幅值Pout；
基于信号增益的定义、压力Pi及所述压力幅值Pout，得到不同工作频率下的信号增益；
取信号增益为-3dB时所对应的动态压力频率作为动态响应截止频率。
一种实施例中，所述的获取所述多个工作频率中任意一个工作频率下的任意一个第一相位的压力Pi及与该任意一个第一相位所对应的第二相位的光强Ii，获取所述第二相位的光强Ii所对应的压力幅值Pout，包括：
，
其中，i表示第二相位的索引，第1≤i≤n，n表示第二相位的总数；表示差分运算；
所述的基于信号增益的定义、压力Pi及所述压力幅值Pout，得到不同工作频率下的信号增益，包括：
将压力Pi作为压力波动幅值Pin，基于压力幅值Pout及信号增益的定义
，
得到任意一工作频率下的信号增益；其中，/>表示信号增益，j表示工作频率的索引，1≤j≤m，m表示工作频率的总数；则有：
，
其中，表示在静态压力下的计算值。
第二方面，本申请提供一种获取压敏漆压力灵敏度的系统，包括：
动态参数获取模块，用于基于驻波管光学压力试验获取多个工作频率下任意一个频率的多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力和参考光强，其中，多个不同第一相位的压力和多个不同第二相位的光强按照时间顺序一一对应；
B值获取模块，基于所述多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力、参考光强及Stern-Volmer关系方程得到多个关于系数A和B的方程，采用最小二乘法，通过多个方程进行拟合得到A和B；其中，P表示测量物体的表面压力，I表示与所述测量物体的表面压力所对应的光强，Pref表示参考压力，Iref表示参考光强；
动态压力灵敏度获取模块，基于Stern-Volmer关系方程，进行公式求导得到系数B的表达式，并基于静态压力灵敏度的定义和所述的系数B的表达式，得到压敏漆的动态压力灵敏度。
一种实施例中，所述的基于静态压力灵敏度的定义和所述的系数B的表达式，得到压敏漆的动态压力灵敏度，包括：
将系数B的表达式
，
带入静态压力灵敏度的定义公式
，
得到压敏漆的动态压力灵敏度
，
其中，表示静态压力灵敏度，/>表示差分运算，/>表示动态压力灵敏度。
一种实施例中，还包括动态响应截止频率获取模块，所述动态响应截止频率获取模块包括：
动态参数获取单元，获取所述多个工作频率中任意一个工作频率下的任意一个第一相位的压力Pi及与该任意一个第一相位所对应的第二相位的光强Ii，获取所述第二相位的光强Ii所对应的压力幅值Pout；
信号增益获取单元，基于信号增益的定义、压力Pi及所述压力幅值Pout，得到不同工作频率下的信号增益；
动态截至频率获取单元，取信号增益为-3dB时所对应的动态压力频率作为动态响应截止频率。
一种实施例中，所述的获取所述多个工作频率中任意一个工作频率下的任意一个第一相位的压力Pi及与该任意一个第一相位所对应的第二相位的光强Ii，获取所述第二相位的光强Ii所对应的压力幅值Pout，包括：
，
其中，i表示第二相位的索引，第1≤i≤n，n表示第二相位的总数；表示差分运算；
所述的基于信号增益的定义、压力Pi及所述压力幅值Pout，得到不同工作频率下的信号增益，包括：
将压力Pi作为压力波动幅值Pin，基于压力幅值Pout及信号增益的定义
，
得到任意一工作频率下的信号增益；其中，/>表示信号增益，j表示工作频率的索引，1≤j≤m，m表示工作频率的总数；则有：
，
其中，表示在静态压力下的计算值。
第三方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有程序，存储的程序包括能够被处理器加载并处理上述任意一实施例中的获取压敏漆压力灵敏度的方法。
本发明的有益效果是：
可实现压敏漆的动态压力灵敏度与动态响应截止频率的直接测量，从而得到压敏漆更多的参数性能，拓宽了驻波管在压敏漆动态校准中的应用范围。
附图说明
图1是本申请一种实施例的获取压敏漆压力灵敏度的方法流程示意图；
图2是本申请一种实施例的驻波管光学压力校准装置结构示意图；
图3是本申请一种实施例的动态校准参数获取方法流程示意图；
图4是本申请图3中步骤S101的一种实施例的方法流程示意图；
图5是本申请图3中步骤S101的另一种实施例的方法流程示意图；
图6是本申请一种实施例的基于第一波形信号获取压力的示意图；
图7是本申请另一种实施例的获取压敏漆压力灵敏度的方法流程示意图。
图示中：01表示函数信号发生器，02表示功率放大器，03表示声扬声器，04表示校准舱主体段，05表示校准舱实验段，06表示压力传感器，07表示光源，08表示动态光强获取部件，09表示PSP样片，10表示同步控制器，11表示信号采集模块，12表示计算机。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。
为便于对本申请的发明构思进行说明，以下对航空风洞试验中飞行器表面压力测量技术进行简要说明。
在风洞试验中，需要得到风洞试验下飞行器表面的压力，目前，该压力是基于静态校准得到的压力灵敏度进行计算，然而，申请人在研究中发现，风洞实验中空气流体对飞行器表面的击打的震动性使得压力灵敏度是一个动态变化的参数，因此，使用静态校准得到的压力灵敏度计算得到的压力存在误差，鉴于此，就对基于动态校准得到压力灵敏度去计算压力提出了需求。
压敏漆动态频响特性测试使用驻波管作为测试设备，即使用驻波管产生稳定的大振幅正弦压力驻波场，通过标准压力传感器测量出驻波管的压力--时间波形，与压敏漆测量的光强--时间波形进行对比分析，得到压敏漆的动态频响特性。
鉴于此，本申请提供了一种获取压敏漆压力灵敏度的方法，该方法可以直接定量分析压敏漆在高频压力波动下的测量能力，反应了压敏漆在高频动态压力下相应压力波动的能力。一种实施例中，请参照图1，该获取压敏漆压力灵敏度的方法包括：
步骤S10，基于驻波管光学压力试验获取多个工作频率下任意一个频率的多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力和参考光强。其中，多个不同第一相位的压力和多个不同第二相位的光强按照时间顺序一一对应。
上述的多个工作频率下任意一个频率的多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力和参考光强均为动态校准参数，可以采用现有技术方法获得。然而，申请人在研究中发现，目前的方法中，快响应PSP涂料响应动态压力变化中会存在相位滞后的现象，若直接取时序上动态压力对应的动态光强会引入时间延迟误差。由于压力--时间波形和光强--时间波形存在相位延迟，因此，常规的做法是先计算得到延迟的时间误差，基于时间误差进行对齐以消除相位延迟带来的影响。申请人在研究中还发现，随着波动频率的提高，压敏漆响应的相位延迟在逐渐增大，这就使得预先计算得到的时间误差不能适用于得到动态频率下的动态频响特性，得到的动态校准参数的误差较大。
鉴于此，本申请的实施例中提供了一种新的动态校准参数获取方法，基于压力--时间波形和光强--时间波形的匹配相位分别进行取值，以消除相位延迟带来的影响，获得更准确的动态校准参数。为清楚地对该动态校准参数获取方法进行说明，以下先对实现该方法的驻波管光学压力校准装置进行说明。
请参考图2，驻波管光学压力校准装置包括函数信号发生器01、功率放大器02、声扬声器03、校准舱主体段04、校准舱实验段05、压力传感器06、光源07及动态光强获取部件08。
其中，函数信号发生器01可以产生多个频率的正弦波电信号，对于任意一个频率的正弦波电信号，经功率放大器02放大后驱动声扬声器03产生正弦波压力信号。正弦波压力信号在校准舱主体段04传输入射到校准舱实验段05底部设置的PSP样片（压敏漆样片）09上。一方面，基于光源07照射下，基于动态光强获取部件08获取PSP样片09上的光强，另一方面，基于设置于校准舱实验段05底部的压力传感器06获取正弦波压力信号的正弦波动压力。
一种实施例中，驻波管光学压力校准装置还包括用于采集动态光强获取部件08及压力传感器06的信号的信号采集模块11及用于控制函数信号发生器01及接收信号采集模块11所采集的信号的计算机12。
一种实施例中，动态光强获取部件08包括光电倍增管和/或图像采集单元，在动态光强获取部件08包括图像采集单元的情况下，驻波管光学压力校准装置还包括用于控制图像采集单元的图像采集时序与函数信号发生器的时序同步的同步控制器10，以确保采集图像的相位与声波的相位相同。
校准实验前，打开驻波管校准舱实验段05与驻波管底部的连接处，在PSP样片09背面涂上导热硅脂，提高温度控制的精度及减少控制时间，将PSP样片09放置在底端凹槽中央，将驻波管底端与校准舱重新连接，并检查密封性。打开驻波管光学压力校准装置，使之达到正常工作状态。
基于上述驻波管光学压力校准装置，请参考图3，本申请一种实施例提供的动态校准参数获取方法中，控制函数信号发生器以多个频率产生交流电信号，基于任意一个频率的交流电信号，动态校准参数获取方法包括：
步骤S101，基于压力传感器06获得压力随时间波动的第一波形信号，基于动态光强获取部件08获取光强随时间波动的第二波形信号。
一种实施例中，请参考图4，基于压力传感器06获得压力随时间波动的第一波形信号，包括：
步骤S10101，将压力传感器06的输出进行低通滤波去除噪声得到原始信号。
一种实施例中，以压力传感器06的输出经50kHz硬件低通滤波去除高频噪声作为原始信号。
步骤S10102，将原始信号进行带通滤波得到第一波形信号。
一种实施例中，将原始信号进行工作频率f±10%f的带通滤波，以得到第一波形信号。
一种实施例中，在动态光强获取部件08包括光电倍增管的情况下，基于动态光强获取部件08获取光强随时间波动的第二波形信号，可以包括：
对光电倍增管输出的信号进行带通滤波获取交流分量得到第二波形信号。
一种实施例中，对光电倍增管输出的信号进行工作频率f±10%f的带通滤波获取交流分量，以得到光强随时间波动的第二波形信号。
一种实施例中，在动态光强获取部件08包括图像采集单元的情况下，基于动态光强获取部件08获取光强随时间波动的第二波形信号，请参考图5，可以包括：
步骤S10111，从图像采集单元采集的第一张图片开始，对于任意一张图片，计算图片的平均灰度值作为该图片的光强值。
一种实施例中，图像采集单元可以采用高清的CCD相机。
申请人在研究中发现，图片中心区域的信号质量要更好一些，且取图片的中心区域，基于该中心区域计算平均灰度值，可以降低计算量。
一种实施例中，计算光强值的方法包括：从图像采集单元采集的第一张图片开始，对于任意一张图片，选取图片的中心区域，并计算该中心区域的平均灰度值作为该图片的光强值。
一种实施例中，取中心区域的一个矩形区域内的灰度值进行平均，该操作可以滤掉相机噪声，提高数据的信噪比。得到的光强值代表着样片在基频工作频率下的该图片采集时刻的发光强度。
步骤S10112，基于多个图片所对应的多个光强值得到光强的一维时间序列数据。
步骤S10113，将一维时间序列数据进行小波变换滤波，得到光强随时间波动的第二波形信号。
将步骤S10112得到的一维时间序列数据进行小波变换滤波，可以得到相机拍摄的样片发射光强随时间波动的第二波形信号，该第二波形信号也是随动态压力变化的第二波形信号。进一步地，基于函数信号发生器01的其他工作频率下，可以得到一系列发射光强随时间变化的第二波形信号。
步骤S102，基于第一波形信号，以某个相位为第一起点，获取多个不同第一相位的压力。
步骤S103，获取大气压力作为参考压力。
一种实施例中，基于大气压力传感器获取大气压力作为参考压力Pref。
步骤S104，基于第二波形信号，以某个相位为第二起点，获取多个不同第二相位的光强。
由于第一波形信号与第二波形信号相位相反，有半个周期的差距，因此，第二起点与第一起点的相位差为180度，多个不同第二相位和多个不同第一相位按照顺序一一对应，且相位差为180度。
相较于传统的进行时序对齐或直接取时序上对应的动态压力或到动态光强引入的误差，在本申请的实施例中，以压力变化与光强变化的周期性作为数据进行取值，确保了动态压力和动态光强在周期相位上是匹配的。以此，更能适用于动态频率下的动态频响特性，减小动态校准参数的误差。
为便于获取对应的第一起点和第二起点，一种实施例中，基于第一波形信号，以波峰或波谷为第一起点，获取多个不同第一相位的压力。相对应地，在第一波形信号以波峰为第一起点的情况下，则第二波形信号以波谷为第二起点，在第一波形信号以波谷为第一起点的情况下，则第二波形信号以波峰为第二起点，获取多个不同第二相位的光强。
一种实施例中，多个不同第一相位中，相邻两个第一相位的相位差相同，该相位差为第一固定相位差。相应地，多个不同第二相位中，相邻两个第二相位的相位差相同，该相位差为第二固定相位差。
一种实施例中，第一固定相位差与第二固定相位差相等。
一种实施例中，第一相位的压力取和第二相位的光强均取n个，n≥10。
一种实施例中，请参考图6，基于第一波形信号，在一个周期内以波峰为第一起点，获取第一固定相位差的12个不同第一相位的压力P。其中，表示相位。基于第二波形信号，在一个周期内以波谷为第二起点，获取第二固定相位差的12个不同第二相位的光强I，以此保证动态压力与动态光强在一个周期内相位上是匹配的。
步骤S105，将光强信号的直流分量作为参考光强。
在动态光强获取部件08包括光电倍增管的情况下，可以将光电倍增管输出的直流分量作为参考光强Iref。在在动态光强获取部件08包括图像采集单元的情况下，可以将光强信号的直流分量作为参考光强Iref。
步骤S20，基于多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力、参考光强及Stern-Volmer关系方程得到多个关于系数A和B的方程，采用最小二乘法，通过多个方程进行拟合得到A和B。其中，P表示测量物体的表面压力，I表示与所述测量物体的表面压力所对应的光强，Pref表示参考压力，Iref表示参考光强。
一种实施例中，将获取的12个不同不同第一相位的压力、12个不同第二相位的光强、参考压力、参考光强带入公式，得到12个关于系数A、B的方程，采用最小二乘法，通过多个方程进行拟合得到A和B。
步骤S30，基于Stern-Volmer关系方程，进行公式求导得到系数B的表达式。
一种实施例中，系数B的表达式可以表示为
。
步骤S40，基于压力灵敏度的定义和系数B的表达式，得到压敏漆的动态压力灵敏度。一种实施例中，包括：
将系数B的表达式
，
带入静态压力灵敏度的定义公式
，
得到压敏漆的动态压力灵敏度
，
其中，表示静态压力灵敏度，/>表示差分运算，/>表示动态压力灵敏度。
上式中，对静态压力灵敏度的定义公式进行转换，则有
，
由于为定量值，因此我们可以进步转换为
，
则可得到压敏漆的动态压力灵敏度
。
一种实施例中，方法还包括，获取动态响应截止频率，请参照图7，包括：
步骤S50，获取多个工作频率中任意一个工作频率下的任意一个第一相位的压力Pi及与该任意一个第一相位所对应的第二相位的光强Ii，获取第二相位的光强Ii所对应的压力幅值Pout。
一种实施例中，包括：，
其中，i表示第二相位的索引，第1≤i≤n，n表示第二相位的总数；表示差分运算；
步骤S60，基于信号增益的定义、压力Pi及所述压力幅值Pout，得到不同工作频率下的信号增益。
一种实施例中，对Stern-Volmer关系公式求导并转换为差分形式
，
将压力Pi作为压力波动幅值Pin，基于压力幅值Pout及信号增益的定义
，
得到任意一工作频率下的信号增益；其中，/>表示信号增益，j表示工作频率的索引，1≤j≤m，m表示工作频率的总数；则有：
，
转为连续形式，则有：
；
则有：
，
其中，表示在静态压力下的计算值。
一种实施例中，可以将j=1时的B1作为B0。
步骤S70，取信号增益为-3dB时所对应的动态压力频率作为动态响应截止频率。
通过上述方案，可实现压敏漆的动态压力灵敏度与动态响应截止频率的直接测量，若想达到温度影响上述性能的变化，可在动态校准中改变压敏漆样片温度，以此得到不同温度下压敏漆动态压力灵敏度与截止频率等响应的性能参数。通过此方法能够测量到压敏漆更多的参数性能，拓宽了驻波管在压敏漆动态校准中的应用范围。
本申请提供一种获取压敏漆压力灵敏度的系统，包括：
动态参数获取模块，用于基于驻波管光学压力试验获取多个工作频率下任意一个频率的多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力和参考光强，其中，多个不同第一相位的压力和多个不同第二相位的光强按照时间顺序一一对应；
B值获取模块，基于多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力、参考光强及Stern-Volmer关系方程得到多个关于系数A和B的方程，采用最小二乘法，通过多个方程进行拟合得到A和B；其中，P表示测量物体的表面压力，I表示与测量物体的表面压力所对应的光强，Pref表示参考压力，Iref表示参考光强；
动态压力灵敏度获取模块，基于Stern-Volmer关系方程，进行公式求导得到系数B的表达式，并基于静态压力灵敏度的定义和所述的系数B的表达式，得到压敏漆的动态压力灵敏度。
一种实施例中，上述系统还包括动态响应截止频率获取模块，该动态响应截止频率获取模块包括：
动态参数获取单元，获取多个工作频率中任意一个工作频率下的任意一个第一相位的压力Pi及与该任意一个第一相位所对应的第二相位的光强Ii，获取第二相位的光强Ii所对应的压力幅值Pout；
信号增益获取单元，基于信号增益的定义、压力Pi及压力幅值Pout，得到不同工作频率下的信号增益；
动态截至频率获取单元，取信号增益为-3dB时所对应的动态压力频率作为动态响应截止频率。
本申请的一种实施例中提供了一种计算机可读存储介质，存储介质上存储有程序，存储的程序包括能够被处理器加载并处理上述任意一实施例中的获取压敏漆压力灵敏度的方法。
本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (10)
1.一种获取压敏漆压力灵敏度的方法，其特征在于，包括：
基于驻波管光学压力试验获取多个工作频率下任意一个频率的多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力和参考光强，其中，多个不同第一相位的压力和多个不同第二相位的光强按照时间顺序一一对应；
基于所述多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力、参考光强及Stern-Volmer关系方程得到多个关于系数A和B的方程，采用最小二乘法，通过多个方程进行拟合得到A和B；其中，P表示测量物体的表面压力，I表示与所述测量物体的表面压力所对应的光强，Pref表示参考压力，Iref表示参考光强；
基于Stern-Volmer关系方程，进行公式求导得到系数B的表达式；
基于静态压力灵敏度的定义和所述的系数B的表达式，得到压敏漆的动态压力灵敏度。
2.如权利要求1所述的获取压敏漆压力灵敏度的方法，其特征在于，所述的基于Stern-Volmer关系方程，进行公式求导得到系数B的表达式，包括：
。
3.如权利要求1所述的获取压敏漆压力灵敏度的方法，其特征在于，所述的基于静态压力灵敏度的定义和所述的系数B的表达式，得到压敏漆的动态压力灵敏度，包括：
将系数B的表达式
，
带入静态压力灵敏度的定义公式
，
得到压敏漆的动态压力灵敏度
，
其中，表示静态压力灵敏度，/>表示差分运算，/>表示动态压力灵敏度。
4.如权利要求1所述的获取压敏漆压力灵敏度的方法，其特征在于，所述方法还包括，获取动态响应截止频率，包括：
获取所述多个工作频率中任意一个工作频率下的任意一个第一相位的压力Pi及与该任意一个第一相位所对应的第二相位的光强Ii，获取所述第二相位的光强Ii所对应的压力幅值Pout；
基于信号增益的定义、压力Pi及所述压力幅值Pout，得到不同工作频率下的信号增益；
取信号增益为-3dB时所对应的动态压力频率作为动态响应截止频率。
5.如权利要求4所述的获取压敏漆压力灵敏度的方法，其特征在于，所述的获取所述多个工作频率中任意一个工作频率下的任意一个第一相位的压力Pi及与该任意一个第一相位所对应的第二相位的光强Ii，获取所述第二相位的光强Ii所对应的压力幅值Pout，包括：
，
其中，i表示第二相位的索引，第1≤i≤n，n表示第二相位的总数；表示差分运算；
所述的基于信号增益的定义、压力Pi及所述压力幅值Pout，得到不同工作频率下的信号增益，包括：
将压力Pi作为压力波动幅值Pin，基于压力幅值Pout及信号增益的定义
，
得到任意一工作频率下的信号增益；其中，/>表示信号增益，j表示工作频率的索引，1≤j≤m，m表示工作频率的总数；则有：
，
其中，表示在静态压力下的计算值。
6.一种获取压敏漆压力灵敏度的系统，其特征在于，包括：
动态参数获取模块，用于基于驻波管光学压力试验获取多个工作频率下任意一个频率的多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力和参考光强，其中，多个不同第一相位的压力和多个不同第二相位的光强按照时间顺序一一对应；
B值获取模块，基于所述多个不同第一相位的压力、多个不同第二相位的光强、参考压力、参考光强及Stern-Volmer关系方程得到多个关于系数A和B的方程，采用最小二乘法，通过多个方程进行拟合得到A和B；其中，P表示测量物体的表面压力，I表示与所述测量物体的表面压力所对应的光强，Pref表示参考压力，Iref表示参考光强；
动态压力灵敏度获取模块，基于Stern-Volmer关系方程，进行公式求导得到系数B的表达式，并基于静态压力灵敏度的定义和所述的系数B的表达式，得到压敏漆的动态压力灵敏度。
7.如权利要求6所述的获取压敏漆压力灵敏度的系统，其特征在于，所述的基于静态压力灵敏度的定义和所述的系数B的表达式，得到压敏漆的动态压力灵敏度，包括：
将系数B的表达式
，
带入静态压力灵敏度的定义公式
，
得到压敏漆的动态压力灵敏度
，
其中，表示静态压力灵敏度，/>表示差分运算，/>表示动态压力灵敏度。
8.如权利要求6所述的获取压敏漆压力灵敏度的系统，其特征在于，还包括动态响应截止频率获取模块，所述动态响应截止频率获取模块包括：
动态参数获取单元，获取所述多个工作频率中任意一个工作频率下的任意一个第一相位的压力Pi及与该任意一个第一相位所对应的第二相位的光强Ii，获取所述第二相位的光强Ii所对应的压力幅值Pout；
信号增益获取单元，基于信号增益的定义、压力Pi及所述压力幅值Pout，得到不同工作频率下的信号增益；
动态截至频率获取单元，取信号增益为-3dB时所对应的动态压力频率作为动态响应截止频率。
9.如权利要求8所述的获取压敏漆压力灵敏度的系统，其特征在于，所述的获取所述多个工作频率中任意一个工作频率下的任意一个第一相位的压力Pi及与该任意一个第一相位所对应的第二相位的光强Ii，获取所述第二相位的光强Ii所对应的压力幅值Pout，包括：
，
其中，i表示第二相位的索引，第1≤i≤n，n表示第二相位的总数；表示差分运算；
所述的基于信号增益的定义、压力Pi及所述压力幅值Pout，得到不同工作频率下的信号增益，包括：
将压力Pi作为压力波动幅值Pin，基于压力幅值Pout及信号增益的定义
，
得到任意一工作频率下的信号增益；其中，/>表示信号增益，j表示工作频率的索引，1≤j≤m，m表示工作频率的总数；则有：
，
其中，表示在静态压力下的计算值。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有程序，存储的程序包括能够被处理器加载并处理如权利要求1到5中任意一项所述的获取压敏漆压力灵敏度的方法。
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| CN202410407333.XA CN117990267B (zh) | 2024-04-07 | 2024-04-07 | 一种获取压敏漆压力灵敏度的方法、系统及介质 |
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| CN202410407333.XA CN117990267B (zh) | 2024-04-07 | 2024-04-07 | 一种获取压敏漆压力灵敏度的方法、系统及介质 |
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2024
- 2024-04-07 CN CN202410407333.XA patent/CN117990267B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117990267B (zh) | 2024-06-18 |
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Legal Events
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