研究目的
提出一种迭代算法,通过单相机分离辐射光与反射光,实现高温下温度与变形场的高精度同步全场测量。
研究成果
所提出的迭代算法能有效分离辐射光与反射光,利用单台相机即可实现高温环境下全场温度与变形的精确同步测量。在C/SiC复合材料上的实验验证表明,该方法提高了测量精度并扩展了量程范围,在高温环境工程应用中具有潜力。
研究不足
该方法假设波长范围内的反射率和发射率恒定(灰体假设),但并非所有材料都符合这一条件。光谱响应函数的简化处理以及相机参数可能导致的误差会影响精度。算法性能可能因不同实验设置和材料而有所变化。
1:实验设计与方法选择:
设计了一种迭代算法,用于从彩色CCD相机拍摄的光学图像中分离辐射光与反射光。该算法采用改进的双色法进行温度计算,并运用高温数字图像相关技术(DIC)测量变形。
2:样品选取与数据来源:
使用尺寸为10×50×50 mm3的C/SiC复合材料试样,在火焰加热至1000°C条件下进行测试。图像采集于受控光照环境中。
3:实验设备与材料清单:
包括CCD相机(SP-5000C-USB,JAI)、50 mm焦距镜头、蓝光源、红外测温仪(Raytek-MI3,美国)及氧-丙烷喷枪加热装置。
4:实验流程与操作步骤:
通过氧-丙烷火焰加热试样;分别在蓝光源开启与关闭状态下采集图像。利用迭代算法处理图像以分离辐射与反射成分,继而计算温度与变形量。
5:数据分析方法:
基于普朗克定律采用改进双色法计算温度;通过高温DIC技术结合子集分析与插值技术实现变形测量。
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CCD camera
SP-5000C-USB
JAI
Captures optical images of the specimen surface for radiation and reflected light analysis in temperature and deformation measurement.
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Infrared pyrometer
Raytek-MI3
USA
Measures single-point temperature for calibrating the improved two-color method in temperature calculation.
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Blue light source
Provides illumination for reflected light to enable deformation measurement using digital image correlation.
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Infrared imaging device
VarioCAM HD
Used for verification of the temperature field measured by the proposed method.
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