[发明专利]一种基于光学方法的高速飞行器热表面全场变形测量装置

权利要求书

1.一种基于光学方法的高速飞行器热表面全场变形测量装置，其特征在于包括：双层石英灯加热阵列（1）、高速飞行器薄壁外壳（2）、方形透光窗口（3）、散斑颗粒（4）、热电偶传感器（5）、信号放大器（6）、温控计算机（7）、驱动电源（8）、CMOS相机（10）、镜头（11）、窄带通光学滤波器（12）、图像处理计算机（13）与轻质高温陶瓷板（14）；双层石英灯加热阵列（1）发出的红外辐射光照射高速飞行器薄壁外壳（2）表面模拟飞行中的热环境，安装在高速飞行器薄壁外壳（2）表面的热电偶传感器（5）将测量得到的高速飞行器薄壁外壳（2）表面的温度信号送入信号放大器（6），由温控计算机（7）通过驱动电源（8）调节施加在双层石英灯加热阵列（1）上的驱动电压值，控制高速飞行器薄壁外壳（2）表面的温度环境；由CMOS相机（10）透过双层石英灯加热阵列（1）中部的方形透光窗口（3）记录下高速飞行器薄壁外壳（2）表面在常温下的散斑图像（4）以及高温下产生变形的散斑图像；由图像处理计算机（13）对图像进行处理，得到高速飞行器薄壁外壳（2）表面在热环境下的全场位移。

2.根据权利要求1所述的一种基于光学方法的高速飞行器热表面全场变形测量装置，其特征在于：双层石英灯加热阵列（1）的两层石英灯加热阵列相互垂直安装，并各抽去其中部的两根石英灯加热管，使得双层石英灯加热阵列（1）的中部形成一个小区域的方形透光窗口（3）。

3.根据权利要求1所述的一种基于光学方法的高速飞行器热表面全场变形测量装置，其特征在于：高速飞行器薄壁外壳（2）表面涂覆有散斑颗粒。

4.根据权利要求1所述的一种基于光学方法的高速飞行器热表面全场变形测量装置，其特征在于：在镜头（11）前加装透波范围为434-466nm窄带通光学滤波器（12），滤除双层石英灯加热阵列（1）产生的热辐射信号，以获得清晰的高速飞行器薄壁外壳（2）表面的散斑图像。

5.根据权利要求1所述的一种基于光学方法的高速飞行器热表面全场变形测量装置，其特征在于：双层石英灯加热阵列（1）与高速飞行器薄壁外壳（2）之间的距离范围大于100mm并小于150mm，减弱由双层石英灯加热阵列（1）中部的方形透光窗口（3）对热场均匀性的影响。

6.根据权利要求1所述的一种基于光学方法的高速飞行器热表面全场变形测量装置，其特征在于：双层石英灯加热阵列（1）可生成高达1500℃的热环境。并得到高速飞行器薄壁外壳（2）表面在高达1500℃热环境下的全场位移。

7.根据权利要求1所述的一种基于光学方法的高速飞行器热表面全场变形测量装置，其特征在于：轻质高温陶瓷板（14）安装在双层石英灯加热阵列（1）和CMOS相机（10）之间靠近双层石英灯加热阵列（1）的一侧，防止双层石英灯加热阵列（1）的热扩散。

8.根据权利要求1所述的一种基于光学方法的高速飞行器热表面全场变形测量装置，其特征在于：轻质高温陶瓷板（14）中部开有与双层石英灯加热阵列（1）的中部的方形透光窗口（3）尺寸相同的方形透光窗口。