[发明专利]一种高温环境下物体变形测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用数字相关图像技术测量物体在高温环境下的变形，属于固体力学、材料科学、光学实验技术领域。

背景技术

在航空航天、微电子等领域，常有薄板结构工作在高温环境下的情况，薄板结构的表面变形对于考察薄板的性能变化和是否失效具有重要意义。

常规的测量物体表面变形的方法如电测法是在物体表面贴应变片测应变，然后积分求出位移，此方法只能测出面内变形，而且非全场测量，后期发展的光测法虽然一定程度上满足了面外变形测量，但也没有完全全场测量的方法，而且对于高温下空气折射率变化的影响无法修正，所以高温下物体表面变形的准确的测量方法一直是一个空缺。

数字图像相关方法实现了一般情况下的非接触测量，利用物体表面自然纹理或者喷涂散斑，用相机记录变形前后的散斑图像，由数字相关算法求解出位移场，作为一种非接触全场的量的方法被广泛推广。但在高温复杂环境下，由于存在空气折射率变化等不利因素，使得图像记录并不精确，直接测得的位移场存在很大误差，需要修正和改进。

发明内容：

本发明提供一种物体在高温环境下物体变形测量方法，该方法可对高温环境下物体的表面变形进行非接触、全场测量，去除了空气折射率变化带来的影响，提高了测量的准确度。

本发明技术方案如下：

一种高温环境下物体变形测量方法，其特征在于该方法采用如下步骤：

a).高温环境下物体变形测量装置及方法采用物体在高温环境下物体变形测量装置，该装置包括该装置包括背景散斑、高温加载平台、分光镜、反射镜、支架、CCD相机及含有计算程序的计算机；

被测物体置于高温加载平台上的反射镜上，背景散斑为人工喷涂的随机分布黑色斑点图，实验时光源照亮光斑，用CCD相机拍摄经过物体表面和反射镜反射的背景散斑；

将被测物体置于高温加载平台上的反射镜上，CCD相机拍摄经过两次反射后的背景散斑，CCD相机距背景散斑的光程为L，被测物体与背景散斑距离为D，被测物体为b，且 这样被测物体和反射镜视为在同一平面上；

b).利用在高温加载平台进行加载，在高温环境下记录温度T、载荷P、电场强度E、磁场 强度H，用CCD相机拍摄加载前后的背景散斑图像；

c).将加载前后的背景散斑图像输入计算机，建立坐标系：被测物体所在平面为OXY平面，背景散斑所在平面为OX_oY_o平面，用数字图像相关方法分别计算加载前后被测物体和反射镜反射的背景散斑位移场(u_o，v_o)和(u_k，v_k)，其中u_o，v_o)由被测物体表面变形和被测物体上方空气折射率变化产生，(u_k，v_k)仅由反射镜上方空气折射率变化产生，由(u_k，v_k)二维拟合得到仅由物体上方空气折射率变化引起的位移场(u′_o，v′_o)，将(u_o，v_o)对应减去(u′_o，v′_o)，即得到去除空气折射率变化影响的位移场(u，v)；

u=uo-uo′v=vo-vo′]]>

d).仅由物体表面变形引起的光线反射后的偏折角(φ_x，φ_y)由下式计算：