[发明专利]脉冲风洞热流测量系统、方法及其标定系统、方法

权利要求书

1.一种脉冲风洞热流测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

在模型表面喷涂双色温敏材料，形成涂层，安装于风洞试验段内；

使用光线照射模型表面，为所述涂层提供激发能量使所述涂层辐射双色可见光；

采集模型表面图像，并记录试验过程中模型表面在同一时刻辐射的两种色光的光强值；

计算同一时刻两种色光的光强比；

按照下述公式计算光强比与温升的关系：

${\mathrm{\ΔT}}_i=a{\left(\frac{I_B}{I_R}\right)}_i$

其中，I_B为第一色光(蓝光)的光强值，I_R为第二色光的光强值(红光)，△T_i为某一时刻的温升值，i为时刻，a为通过标定得到的光强比与温升之间的关系参数；

根据光强比与温升的关系，反推出模型表面温度的变化，进而计算出吹风过程中模型表面热流的大小。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述光线为紫外线，且其中心波长为365nm，双色可见光分别为蓝光、红光，且其中心波长分别为480nm、590nm。

3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述模型表面的涂层的厚度为10-20μm。

4.一种利用权利要求1-3中任一项所述测量方法的脉冲风洞热流测量系统，其特征在于，包括：

模型，表面涂有双色温敏材料形成涂层，应用时安装在风洞试验段内；

灯，用于照射在模型表面，持续为所述涂层提供激发能量，使所述涂层向外辐射分别具有一中心波长的第一色光、第二色光；

第一相机，位于所述模型的一侧，并安装第一色光滤光片，用于连续采集所述模型的图像、记录所述模型表面第一色光的光强值；

第二相机，位于所述模型的一侧，并安装第二色光滤光片，用于连续采集所述模型的图像、记录所述模型表面第二色光的光强值；

工作站，与所述第一相机、第二相机通信连接，用于存储所述模型表面辐射的第一色光、第二色光的光强值，并计算同一时刻第一色光、第二色光的光强比，根据光强比与温升之间的关系，将光强比换算到温度变化，进而计算出所述模型表面热流。

5.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，所述灯为紫外灯，且其发出的紫外线中心波长为365nm。

6.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，所述涂层的厚度为10-20μm。

7.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述双色温敏材料为在使用紫外线作为激发光源时，能够分别辐射红光(中心波长590nm)和蓝光(中心波长480nm)的温敏材料。

8.一种基于权利要求4-7中任一项所述的脉冲风洞热流测量系统的标定系统，其特征在于，包括：

标定片，表面涂有双色温敏材料形成涂层；且所述标定片上的涂层与所述模型上的涂层的材料、厚度、粗糙度相同；

加热片，与标定片贴合，用于对标定片加温，加热片温度受温控仪控制；

灯，用于所述加热片上的涂层提供激发能量，使其向外辐射可见光；

温控仪，与所述加热片连接，用于加热所述加热片至指定温度并将温度数据上传；

第一相机，位于所述加热片的一侧，并安装第一色光滤光片，用于连续采集所述模型的图像、记录所述模型表面第一色光的光强值；

第二相机，位于所述加热片的一侧，并安装第二色光滤光片，用于连续采集所述模型的图像、记录所述模型表面第二色光的光强值；

工作站，与所述第一相机、第二相机通信连接，用于存储所述标定片第一色光、第二色光的光强值，并计算同一时刻第一色光、第二色光的光强比，根据光强比与温升之间的关系，将光强比换算到温度变化，进而计算出所述标定片温度；

所述灯、第一相机、第二相机与所述测量系统中的所述灯、第一相机、第二相机参数一致。

9.一种基于权利要求4-7中任一项所述的脉冲风洞热流测量系统的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

在一标定片表面涂有双色温敏材料，形成涂层，所述涂层的材料、厚度、粗糙度和所述模型上的涂层相同；

将加热片与标定片贴合，加热片温度受温控仪控制对标定片加温；

使用光线照射标定片的涂层，使其向外辐射第一色光、第二色光；

将标定片加热至指定温度并记录温度数据，同时采集此温度下标定片上的涂层辐射的第一色光的光强值、第二色光的光强值，计算第一色光、第二色光的光强比；针对不同温度重复该过程，得到一个温度序列下的对应的光强比；

计算光强比与温升分布之间的关系；

所述光线与所述测量系统中所述灯发出的光线相同，采集标定片上的涂层辐射光强的设备与所述测量系统的相机的参数一致。