基于双组份压敏漆技术的压力与温度同步测量方法与流程

本发明涉及风洞试验，具体涉及一种在光学压敏漆(psp)风洞试验技术中采用的基于双组份压敏漆技术的压力与温度同步测量方法。

背景技术：

1、在风洞试验中，模型表面压力分布与温度分布测量是了解飞行器气动性能、流态分析和热流分布的基本手段，是飞行器总体与结构设计、气动载荷分布预测、强度校核、热防护设计不可或缺的试验技术。传统压力测量方法以在模型表面布设测压孔，通过管路连接压力传感器或电子扫描阀来测量物面压力的方式为主，而温度测量方法通常采用离散式温度传感器。上述压力或温度直接测量方法一般测量精度较高，但在具体工程使用中存在测点离散、空间分辨率低、薄部件难以布置测压孔与传感器、模型机加复杂、试验准备周期长等局限性。

2、上世纪八十年代起，随着光学测量技术与图像后处理能力的发展，欧美各国逐步将压敏漆测压技术成功应用到空气动力学领域。上世纪五十年代以来，多种表面温度光学测量技术也逐步拓展应用于风洞试验，如相变热图、温敏液晶、红外热图、磷光热图、温敏漆技术等，拓展了表面温度测量的方法与途径。目前，高速风洞中常用的压力与温度光学测量手段是压敏漆技术与温敏漆技术，这两种试验技术兼有流动显示和流场定量测量的双重功能，具有效率效益高、测量面广、分辨率高、信息量大、测试精度较高等突出特点，能够弥补传统压力与温度测量方法的缺陷与不足，目前在世界各国已得到广泛发展，德国ｄｌｒ、法国ｏｎｅｒａ、英国ａｒａ、日本ｊａｘａ、中国空气动力研究与发展中心等科研机构先后建立了各自的压敏漆系统与温敏漆系统，并在不同风洞中开展了应用研究。

3、因为测量物理量的不同，压敏漆测压与温敏漆测温分属不同测量技术，其物理量测量介质（压敏漆为压敏涂料探针，温敏漆为温敏涂料探针）也不相同，这就致使光学测压与测温试验必须分开实施，试验准备与风洞测试的工作量很大，也同时加大了试验难度和测试费用，降低了试验效费比。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

2、为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于双组份压敏漆技术的压力与温度同步测量方法，包括：

3、步骤一，在待测模型上设置双组份压敏涂料，将具有双组份压敏涂料的待测模型设置在风洞中；

4、步骤二，在风洞试验前，通过双组份压敏漆校准实验获得双组份压敏漆的涂料校准系数和参考组份涂料校准系数；

5、步骤三，基于光学压敏漆风洞试验得到对应的模型表面压力文件；

6、步骤四，对光学压敏漆风洞试验中得到的图像进行二次处理，以得到与有风参考图像和无风参考图像相关的参考比值图像，基于步骤二中得到的参考组份涂料校准系数和步骤三得到的模型表面压力文件，通过反算的方式对参考比值图像进行换算，以获得模型表面温度文件。

7、优选的是，在步骤一中，所述双组份压敏涂料被配置为包括压敏探针分子和参考探针分子；

8、其中，所述压敏探针分子与参考探针分子的温度灵敏度具有一致性；

9、所述压敏探针分子的压力灵敏度被配置为高于参考探针分子的压力灵敏度。

10、优选的是，在步骤二中，所述参考组份涂料校准系数被配置为采用如下的二阶拟合多项式获得：

11、

12、其中， p为压力， i ref为参考比值图像， t为温度， α ij为参考组份涂料校准系数， p、 i ref、 t均为已知量， α ij为待求值， i、 j的取值为0-2；

13、双组份涂料校准系数被配置为采用如下的二阶拟合多项式获得：

14、

15、其中， i sen为压敏比值图像， β ij为双组份涂料校准系数， p、 i sen、 t均为已知量， β ij为待求值。

16、优选的是，在步骤三中，所述模型表面压力文件的获取流程被配置为包括：

17、s30，风洞吹风启动前，且模型表面均温的状态下，通过测温设备对模型表面温度进行测量，得到相应的模型表面温度；

18、s31，风洞试验时，通过彩色相机采集与无风状态、无光状态、有风状态相对应的三类图像；

19、s32，将s31中得到的各类图像分别进行红、绿像素提取，并将各类提取的像素点分类进行重组操作，以得到与各类相对应，且能用于表征压敏探针的三幅单色红色图像以及用于表征参考探针的三幅单色绿色图像；

20、s33，将s32中表征有风和无风的单色红色图像进行标记点的选取、识别、定位、配准后，分别减去表征无光的单色红色图像，通过填充和滤波处理后得到有风压敏图像、无风压敏图像；

21、将s32中表征有风和无风的单色绿色图像分别减去表征无光的单色绿色图像，通过填充和滤波处理后得到有风参考图像和无风参考图像；

22、s34，将s33中得到的图像分别进行比值处理，比值方式为无风压敏图像/有风压敏图像，和/或，无风参考图像/有风参考图像，得到相应的压敏比值图像；

23、s35，基于步骤二中的双组份涂料校准系数和s30中获得的模型表面温度，将s34中得到的压敏比值图像进行换算得到模型表面压力图像，将模型表面压力图像作为模型表面压力文件进行保存。

24、优选的是，在步骤四中，所述二次处理被配置为包括：

25、s40，将s32中表征有风和无风的单色绿色图像进行标记点的选取、识别、定位、配准后，分别减去表征无光的单色绿色图像，通过填充处理后得到有风参考图像、无风参考图像；

26、s41，将有风参考图像、无风参考图像中模型以外的区域设置为背景区域，并对背景区域以外的模型区域图像进行滤波、比值处理后得到参考比值图像，其中比值方式为无风参考图像/有风参考图像。

27、优选的是，在步骤四中，对参考比值图像进行换算流程的反算公式如下：

28、

29、上式中， α ij通过步骤二获得， p通过步骤三获得， i ref通过步骤四获得， t为待求量。

30、本发明至少包括以下有益效果：本发明提供一种基于双组份压敏漆技术的压力与温度同步测量方法，通过该方法，只需采用一种双组份压敏涂料和配套的测量系统，即可在风洞试验时同时获得模型表面压力与温度分布，解决了一种光学测量方法无法同时获得压力与温度的技术瓶颈，大幅缩减了试验准备和实施的工作量，提高了试验测试效费比，进一步提高psp技术的工程实用性和经济性。

31、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。