一种动态校准参数获取方法与流程

本发明涉及航空风洞试验中飞行器表面压力测量的，具体涉及一种动态校准参数获取方法。

背景技术：

1、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。

2、这种测压方式需要进行校准。校准有静态校准与动态校准之分，静态校准的目的是获得信号等与绝对静态压力之间的转换关系，即stern-volmer关系(简称s-v关系)：

3、，

4、式中，p表示测量到的物体表面的压力，i表示与p对应的光强，pref表示参考压力，iref表示参考压力下的光强。系数a和b可以通过静态实验校准确定，可以通过静态校准实验确定，实现压力与温度的同步控制，并且可以得到压敏漆的压力灵敏度和温度依赖性。

5、在实际应用中动态校准结果与静态校准结果是不同的，要想压力测量装置给出更准确的测试结果，必须还要对压力测量装置进行动态频响特性的校准，即，不仅要获得信号与压力的定量关系，还要获得信号对时间的相应关系。然而，由于时间延迟问题，使得目前的方法中获得的动态校准参数的误差较大。

技术实现思路

1、本技术要解决的技术问题是提供一种动态校准参数获取方法，具有可以得到更小误差的动态校准参数的特点。

2、第一方面，一种实施例中提供一种动态校准参数获取方法，基于驻波管光学压力校准装置实现，所述驻波管光学压力校准装置包括函数信号发生器、功率放大器、声扬声器、校准舱主体段、校准舱实验段、压力传感器、光源及动态光强获取部件；所述函数信号发生器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，经功率放大器放大后驱动声扬声器产生正弦波压力信号，所述正弦波压力信号在校准舱主体段传输入射到校准舱实验段底部的psp样片上，一方面，基于光源照射下，动态光强获取部件获取psp样片上的光强，另一方面，设置于校准舱实验段底部的压力传感器获取正弦波压力信号的正弦波动压力；所述动态校准参数包括多个校准频率中任意一个校准频率下的多个不同压力、与多个不同压力一一对应的多个不同光强、参考压力和参考光强，所述动态校准参数获取方法包括：

3、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，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；

4、基于所述第一波形信号，以任意一个相位为第一起点，获取多个不同第一相位的压力；

5、获取大气压力作为参考压力；

6、基于所述第二波形信号，以任意一个相位为第二起点，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；

7、将光强信号的直流分量作为参考光强。

8、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：

9、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；

10、将所述原始信号进行带通滤波得到第一波形信号。

11、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：

12、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。

13、一种实施例中，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：

14、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；

15、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；

16、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。

17、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：

18、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。

19、一种实施例中，所述的基于所述第一波形信号，以任意一个相位为第一起点，获取多个不同第一相位的压力，包括：

20、基于所述第一波形信号，以波峰或波谷为第一起点，获取多个不同第一相位的压力；

21、所述的基于所述第二波形信号，以任意一个相位为第二起点，获取多个不同第二相位的光强，包括：

22、基于所述第二波形信号，与第一起点相对应地，以波谷或波峰为第一起点，获取多个不同第二相位的光强。

23、一种实施例中，所述的基于所述第一波形信号，以任意一个相位为第一起点，获取多个不同第一相位的压力，包括：

24、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；所述第一固定相位差为一个预设的第一相位差，使得任意两个相邻的第一相位之间的相位差均为该预设的第一相位差；

25、所述的基于所述第二波形信号，以任意一个相位为第二起点，获取多个不同第二相位的光强，包括：

26、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；所述第二固定相位差为一个预设的第二相位差，使得任意两个相邻的第二相位之间的相位差均为该预设的第二相位差。

27、一种实施例中，n≥10。

28、一种实施例中，所述的基于所述第一波形信号，以任意一个相位为第一起点，获取多个不同第一相位的压力，包括：

29、基于所述第一波形信号，在一个周期内以波峰为第一起点，获取第一固定相位差的多个不同第一相位的压力；所述第一固定相位差为一个预设的第一相位差，使得任意两个相邻的第一相位之间的相位差均为该预设的第一相位差；

30、所述的基于所述第二波形信号，以任意一个相位为第二起点，获取多个不同第二相位的光强，包括：

31、基于所述第二波形信号，在一个周期内以波谷为第二起点，获取第二固定相位差的多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；所述第二固定相位差为一个预设的第二相位差，使得任意两个相邻的第二相位之间的相位差均为该预设的第二相位差。

32、一种实施例中，所述动态校准参数获取方法还包括：将获取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、参考光强带入公式，得到多个关于系数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；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。

33、本发明的有益效果是：

34、在本技术的实施例中，由于是以压力变化与光强变化的周期性作为数据进行取值，使得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。