[发明专利]一种激光风洞中非接触测量与自由飞结合的系统及方法

权利要求书

1.一种激光风洞中非接触测量与自由飞结合的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

S101，试验前，将模型的表面涂抹磷光涂层，所述模型通过纸片和铅垂线悬挂在风洞试验段中，当准定常气流到达流场，所述纸片破碎，所述纸片与所述模型分离，所述模型在所述准定常气流之中自由飞行；

S102，将第一图像采集装置、第二图像采集装置和第三图像采集装置一一对应设置在风洞试验段的第一窗口、第二窗口和第三窗口，三台所述图像采集装置采集所述模型在所述准定常气流中自由飞行的轨迹图像；

S103，通过服务器将所述轨迹图像进行图像处理，得到不同时刻所述模型表面的热流分布信息和所述模型的运动轨迹信息。

2.根据权利要求1所述的激光风洞中非接触测量与自由飞结合的方法，其特征在于，通过所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置采集所述模型在所述准定常气流中自由飞行的第一图像和第二图像，通过所述第三图像采集装置采集所述模型在所述准定常气流中自由飞行的第三图像。

3.根据权利要求2所述的激光风洞中非接触测量与自由飞结合的方法，其特征在于，通过所述服务器得到所述第一图像和所述第二图像经图像处理后所述模型质心位置和俯仰方向攻角随时间的第一改变量。

4.根据权利要求3所述的激光风洞中非接触测量与自由飞结合的方法，其特征在于，通过所述服务器得到所述第二图像通过图像处理后所述模型质心位置、偏航方向侧滑角随时间的第二改变量。

5.根据权利要求1所述的激光风洞中非接触测量与自由飞结合的方法，其特征在于，通过服务器识别所述模型的标识点得到所述模型在自由飞行过程中的旋转角速度。

6.根据权利要求5所述的激光风洞中非接触测量与自由飞结合的方法，其特征在于，通过第一图像采集装置、第二图像采集装置和第三图像采集装置采集标记点的三维图像，通过所述服务器将所述标记点三维重建，将两次得到的所述标记点的三维点云进行匹配，得到模型点云与磷光图像之间的映射关系，从而得到模型表面的热流分布信息。

7.根据权利要求1所述的激光风洞中非接触测量与自由飞结合的方法，其特征在于，将所述模型和所述磷光涂层简化为两层介质传热模型，在一维半无限介质假设条件下，基于所述两层介质传热模型对一维热传导方程进行变换得到磷光热图的热流计算公式。

8.一种激光风洞中非接触测量与自由飞结合的系统，其用于风洞试验段，其特征在于，包括：

模型，其表面涂有磷光涂层；

纸片，其开设安装孔，所述模型通过所述安装孔与所述模型相卡接；

铅垂线，其与所述纸片相固接，用于将所述模型悬挂于风洞试验段；当准定常气流到达流场，所述纸片破碎，所述纸片与所述模型分离，所述模型在所述准定常气流之中自由飞行；

所述风洞试验段包括窗口结构，所述窗口结构包括第一窗口、第二窗口和第三窗口；

图像采集模块，其包括第一图像采集装置、第二图像采集装置和第三图像采集装置，所述第一图像采集装置、所述第二图像采集装置和所述第三图像采集装置一一对应设置在风洞试验段的所述第一窗口、所述第二窗口和所述第三窗口；所述图像采集模块用于采集所述模型在所述准定常气流中自由飞行的轨迹图像；

服务器，其与图像采集模块电性相连，用于接收将所述轨迹图像进行图像处理，得到不同时刻所述模型表面的热流分布信息和所述模型的运动轨迹信息。

9.根据权利要求8所述的激光风洞中非接触测量与自由飞结合的系统，其特征在于，所述第一图像采集装置、所述第二图像采集装置和所述第三图像采集装置分别与所述模型相对应设置，所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置采集所述模型在所述准定常气流中自由飞行的第一图像和第二图像；所述第三图像采集装置采集所述模型在所述准定常气流中自由飞行的第三图像。

10.根据权利要求9所述的激光风洞中非接触测量与自由飞结合的系统，其特征在于，所述服务器与所述第一图像采集装置、所述第二图像采集装置和所述第三图像采集装置电性相连，所述服务器得到所述第一图像和所述第二图像经图像处理后所述模型质心位置和俯仰方向攻角随时间的第一改变量；所述服务器得到所述第二图像通过图像处理后所述模型质心位置、偏航方向侧滑角随时间的第二改变量。