[发明专利]测温方法和系统

说明书

本公开涉及一种测温方法和系统，其特征在于，包括：获取被测物体的表面在多个光强度衰减率下的图像，每个图像对应于相应的光强度衰减率；在获取每个图像期间，测量所述被测物体的满足图像清晰度要求的区域的单点温度，作为与该图像对应的基准温度；针对所述图像进行以下处理：根据每个图像的灰阶值和灰阶阈值确定该图像中的目标区域；根据每个图像对应的基准温度，利用比色法确定该图像的目标区域的温度场；根据各图像的目标区域的温度场，确定所述被测物体的表面的温度场。该测温方法和系统，低成本、高效地实现了高亮度梯度条件下物体表面温度场的获取。

技术领域

本公开涉及计量领域，尤其涉及一种测温方法和系统。

背景技术

飞行器在服役过程中，其表面受到气动热，在飞行器头锥、翼缘等表面热量堆积，可以达到极高温度。在正式服役前，往往需要对上述热端部件进行地面高温考核。目前对于飞行器热端结构和部件地面高温考核的主要方式是高温风洞。在考核过程中，部件表面温度场是一个重要参数。一方面，大量材料属性是温度相关的，如材料弹性模量和强度；另一方面，研究材料变形时，实际测量得到的应变是应力导致的应变与热膨胀产生的应变之和，在力学研究中，往往更加关心应力导致的应变，因此需要将二者解耦。

目前，温度测量方法有很多，如膨胀测温法、压力测温法、电学测温法、声学测温法、光学测温法等。在高温环境下，以比色测温法为代表的光学测温方法以其全场、非接触的特点，得到了较为广泛的研究。该方法是基于不同波长的辐射光强度进行温度计算的。一种方法是采用具有红R，绿G，蓝B三通道的CCD相机采集辐射光强度信息，并利用其中两个通道的光强进行比色得到温度场。

在高温风洞中，正对风洞高温高速气流出口的试件前端温度较高，可达到1500℃以上；而在风洞气流出口处的试件末端温度较低，一般在200-300℃；因此，试件不同区域内温度有很大的差异。根据普朗克黑体辐射定律，此时辐射光亮度也较大差异。此外，在超高温环境下(如3000℃以上)，辐射光达到很高的强度，此时空间范围内较小的温度变化，也会导致亮度的陡增或陡降。因此对图像采集时亮度的调节造成很大挑战。为了得到较高亮度处的清晰的图像，往往需要较小的光圈和极短的曝光时间；而为了得到较低亮度处的清晰的图像，需要较大的光圈和较长的曝光时间。因此，不同区域的图像采集和温度测量往往不能兼顾。因此，需要开发一种低成本、高效的测温方案，实现高亮度梯度条件下物体表面温度场的获取。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种测温方法和系统，低成本、高效地实现了高亮度梯度条件下物体表面温度场的获取。

本公开一方面，提出了一种测温方法，包括：获取被测物体的表面在多个光强度衰减率下的图像，每个图像对应于相应的光强度衰减率；在获取每个图像期间，测量所述被测物体的表面的满足图像清晰度要求的区域的单点温度，作为与该图像对应的基准温度；针对所述图像进行以下处理：根据每个图像的灰阶值和灰阶阈值确定该图像中的目标区域；根据每个图像对应的基准温度，利用比色法确定该图像的目标区域的温度场；根据各图像的目标区域的温度场，确定所述被测物体的表面的温度场。

本公开另一方面提出一种测温系统，所述系统包括：图像获取装置，用于获取被测物体的表面的图像；衰减率调节装置，用于调节图像获取装置获取图像时的光强度衰减率；温度测量装置，用于测量被测物体的表面的满足图像清晰度要求的区域的单点温度；处理装置，用于针对所述图像进行以下处理：根据每个图像的灰阶值和灰阶阈值确定该图像中的目标区域；根据每个图像对应的基准温度，利用比色法确定该图像的目标区域的温度场；根据各图像的目标区域的温度场，确定所述被测物体的表面的温度场，其中，所述图像是通过图像获取装置和衰减率调节装置获取的、被测物体的表面在多个光强度衰减率下的图像，每个图像对应于相应的光强度衰减率；图像对应的基准温度是温度测量装置在图像获取装置获取该图像期间测量的、被测物体的表面的满足图像清晰度要求的区域的单点温度。