[发明专利]材料烧蚀率动态测试装置及方法

权利要求书

1.一种材料烧蚀率动态测试装置，所述测试装置包括有水平移动平台(1)，在水平移动平台(1)上固定一个台钳(2)，台钳(2)夹持待测烧蚀材料(3)，其特征在于：在距离水平移动平台(1)一定距离处安装有定位支架(6)，定位支架(6)上固定有电弧加热喷枪(7)，在定位支架(6)上固定两个一字线型激光器(5)，所述两个一字线型激光器(5)能在待测烧蚀材料(3)的轴向端面形成定位十字结构激光，在电弧加热喷枪(7)的喷嘴处连接水冷套(4)，水冷套(4)通过水管(8)与冷却循环装置连接，电弧加热喷枪(7)的喷嘴对着待测烧蚀材料(3)间隔一定距离，待测烧蚀材料(3)与电弧加热喷枪(7)轴线的一侧安装CCD摄像机(13)，在CCD摄像机前段安装多种焦距摄像机镜头(12)；在多种焦距摄像机镜头(12)前安装包含有滤光片组；CCD摄像机(13)与计算机(16)连接；在离待测烧蚀材料一定距离处与CCD摄像机同一侧安装有排烟装置。

2.根据权利要求1所述的材料烧蚀率动态测试装置，其特征在于：所述的待测烧蚀材料或放入氧化锆陶瓷套筒中。

3.根据权利要求l所述的材料烧蚀率动态测试装置，其特征在于：所述的滤光片组由窄带滤光片(10)、两个偏振片(11)以及焊接玻璃依次组成。

4.根据权利要求1或3所述的材料烧蚀率动态测试装置，其特征在于：所述的滤光片组对截止波段的透过率小于0.01％，对于激光的透过率高于50％。

5.根据权利要求1所述的材料烧蚀率动态测试装置，其特征在于：所述的电弧加热喷枪的热流密度为2MW至3MW。

6.根据权利要求1所述的材料烧蚀率动态测试装置，其特征在于：所述的一字线型激光器发出的为紫色激光。

7.根据权利要求3所述的材料烧蚀率动态测试装置，其特征在于：所述的窄带滤光片为405nm窄带滤光片。

8.根据权利要求6所述的材料烧蚀率动态测试装置，其特征在于：所述的紫色激光波长为405nm。

9.一种材料烧蚀率动态测试方法，其特征在于：首先根据地面烧蚀模拟系统的要求以及图像采集处理方法的要求将待测烧蚀材料(3)装配到位，待测烧蚀材料(3)与电弧加热喷枪(7)出口喷嘴同轴保持一段距离，将滤光片组安装在CCD摄像机(13)的多种焦距摄像机镜头(12)上，所述滤光片组保证滤掉火焰和高温环境下待测烧蚀材料(3)发出的强光以及并且能透过激光，并且滤光片组所包含的偏振片(11)能滤掉由滤光片组所包含的窄带滤光片(10)和多种焦距摄像机镜头(12)的反射而引起的干扰光；CCD摄像机(13)安装在平台上；在定位支架(6)的两个支架上各安装一个一字线型激光器，两个一字线型激光器发出的激光组成一个定位十字结构激光，水平一字线型激光器与待测烧蚀材料(3)在同一水平位置，竖直一字线型激光器与待测烧蚀材料(3)位于相同的竖直位，在待测烧蚀材料(3)端面退移的过程中所述定位十字结构激光交点始终位于待测烧蚀材料(3)轴向端面中心，调整激光线粗；将CCD摄像机(13)与计算机(16)连接，准备实时记录试验过程，调整多种焦距摄像机镜头(12)景深与焦距，CCD摄像机(13)聚焦于待测烧蚀材料(3)轴线所在的平面上，在聚焦平面内标定像素十字结构激光交点的坐标与空间真实坐标之间的关系；调整滤光片组的角度，保证CCD摄像机(13)采到清晰的定位十字结构激光；打开用于降低电弧加热喷枪(7)喷嘴处温度的循环水冷系统，启动电弧加热喷枪(7)对待测烧蚀材料(3)进行模拟烧蚀实验，排烟装置用于防止烟雾影响定位十字结构激光采集效果；最终在计算机(16)上能清楚的观察到CCD摄像机(13)采集的定位十字结构激光；在烧蚀实验过程中待测烧蚀材料(3)端面不断退移而定位十字结构激光交点随着待测烧蚀材料(3)端面一起后退，根据提前标定的相平面上定位十字结构激光交点的像素坐标与空间坐标的已知几何关系，求出定位十字结构激光交点的空间坐标，从而得到待测烧蚀材料(3)端面中心处的烧蚀量和烧蚀后退率。