[发明专利]风洞试验模型绕流密度投影场的视频测量方法

权利要求书

1.一种风洞试验模型绕流密度投影场的视频测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、在风洞试验的试验现场搭建光路，其中：相机的光轴与风洞坐标系的z轴平行，背景板与风洞坐标系的z轴垂直，在背景板上布置行列相间的圆形标记点；测量背景板到风洞试验段中心平面间的距离Z_D，测量背景板上至少3个圆形标记点在风洞坐标系下的坐标值；

步骤二、利用背景板上圆形标记点在风洞坐标系中的已知坐标值，标定相机的位置参数(X_s,Y_s,Z_s)与姿态参数(φ，ω,κ)，及相机的内参数，计算背景板到摄影中心之间的距离Z_B＝|Z_S|+Z_D；

步骤三、在无扰动流场时，用相机拍摄背景板的图像作为参考图像，在有扰动流场时，使用相机拍摄背景板的时序图像；

步骤四、计算t时刻有扰动流场时，从背景板上给定标记点A出发到摄影中心的光束穿过扰动流场时的偏折位移△X^(i,j)和△Y^(i,j)、偏折角和

步骤五、计算t时刻扰动流场内E点的密度投影：

设摄影中心O、背景板上标记点A的连线与扰动流场中心平面的交点为E；

1)按如下公式计算E点参考密度ρ_ref：

式中，R为气体常数，p₀为风洞试验的总压，M_a为风洞试验的马赫数，T₀为风洞试验的总温；

2)按如下公式计算E点参考折射率n_ref：

n_ref＝1+K_GDρ_ref

式中，K_GD为常数；

3)计算未知数a、b：

式中，L为风洞试验段在z方向的边长，

4)计算E点的折射率投影n_E、密度投影ρ_E：

ρ_E＝(n_E-1)/K_GD。

2.根据权利要求1所述的风洞试验模型绕流密度投影场的视频测量方法，其特征在于：所述圆形标记点为黑底白圆。

3.根据权利要求1所述的风洞试验模型绕流密度投影场的视频测量方法，其特征在于：所述背景板到摄影中心的距离Z_B大于背景板最小外接矩形的对角线长度。

4.根据权利要求1所述的风洞试验模型绕流密度投影场的视频测量方法，其特征在于：所述从给定标记点A出发到摄影中心的光束穿过扰动流场时的偏折角小于10度。

5.根据权利要求4所述的风洞试验模型绕流密度投影场的视频测量方法，其特征在于：所述偏折位移和偏折角的计算方法为：

将标记点A在无扰动流场时在相机CCD上的像点记为B，t时刻有扰动流场时的像点记为B'，B'与摄影中心O的连线与背景板的交点记为A'；

1)设A为背景板上第i行、第j列的标记圆点，利用共线方程计算A在风洞坐标系下的x、y坐标值，记为X^(i,j)、Y^(i,j)；_A'在风洞坐标系下的x、y坐标值，记为X^(i,j)'、Y^(i,j)'；

2)标记点A在x、y方向的偏折位移△X^(i,j)、△Y^(i,j)的计算方法为：

△X^(i,j)＝X^(i,j)'-X^(i,j)；

△Y^(i,j)＝Y^(i,j)'-Y^(i,j)；

3)从标记点A出发到摄影中心的光束穿过扰动流场时的偏折角的计算方法为：