[发明专利]一种火焰烟雾环境下透过烟雾物体变形测量方法

摘要

一种火焰烟雾环境下透过烟雾的物体变形测量方法，属于结构变形测量和光测力学测量技术领域。本发明通过激光光源或窄带光源照射表面制备有高温反光镜面散斑的被测物体表面，用镜头带有滤光片的CCD相机透过火焰烟雾拍摄待测物体表面，获取物体表面镜面散斑模糊图像，通过相位恢复算法恢复出被测物体表面散斑未被火焰烟雾模糊的清晰原始图像，通过被测物体受热变形过程中的物体表面散斑形状轮廓变化计算得出物体表面变形，实现实时全场测量被测物体表面变形应变和位移。本发明解决了透过火焰烟雾对物体变形实时全场测量，可用于火焰烟雾环境下物体在受力或受热等导致变形甚至破坏过程中进行实时全场变形测量。

主权项

一种火焰烟雾环境下透过烟雾物体变形测量方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)在被测物体(8)表面制作反光的耐高温镜面散斑；2)将表面带有散斑的被测物体(8)放入充有火焰烟雾的试验箱(1)中，并置于力热加载台(4)上，使待测物体被火焰和烟雾包裹，用光源(5)照明被测物体表面，用带有滤光片的CCD相机(6)拍摄被火焰烟雾包裹的物体表面镜面散斑，得到镜面散斑反射的物体表面模糊图像，将拍摄得到的模糊图像传入图像计算模块(7)；3)图像计算模块(7)采用相位恢复算法，将物体表面模糊图像恢复出被测物体未被火焰烟雾模糊的清晰原始表面镜面散斑图像，相位恢复算法采用迭代法，迭代直至最终获得被测物体未被火焰烟雾模糊的清晰原始表面镜面散斑图像；4)利用力热加载台(4)对被测物体(8)进行加载，加载前后分别用边缘检测算法获取物体表面镜面散斑边缘轮廓，对于每个镜面散斑边缘轮廓取加载前形状为参考图形，由镜面散斑轮廓变化计算出变形后物体表面镜面散斑相对于变形前镜面散斑变形梯度F，进一步得格林应变张量E：E=12(FTF-I)]]>式中FT为变形梯度F的转置，I为单位张量，由每个镜面散斑的应变插值得到物体全场的应变，在小变形情况下，小应变应变张量即柯西应变张量ε等于上述格林应变张量E，ε＝E，物体表面全场应变场柯西应变张量ε有三个分量ε＝(εx,εy,γxy)，其中x方向正应变εx、y方向正应变εy和剪切应变γxy的定义分别为：ϵx=∂u∂x]]>ϵy=∂v∂y]]>γxy=∂u∂y+∂v∂x]]>其中u、v依次为物体表面沿x方向、y方向位移；由物体表面全场应变场积分得到物体表面变形位移场(u,v)：u=∫C(ϵxdx+∂u∂ydy)+uO]]>v=∫C(ϵydy+∂v∂xdx)+vO]]>其中C为积分路径，uO、vO依次为积分路径起点x方向、y方向的位移常数，C1为积分常数，