[发明专利]风洞试验模型绕流密度投影场的视频测量方法

摘要

本发明公开了一种风洞试验模型绕流密度投影场的视频测量方法，通过测量非平行光经过扰动流场的偏折角，建立了扰动流场折射率与偏折角间的量化关系，使用解析表达式直接计算扰动流场对应位置的密度投影量值，计算复杂度远远小于求解偏微分方程的密度投影场分析方法，还避免了离散数据微分运算可能带来的误差放大和峰值丢失的问题，为密度投影场的定量分析提供一条新途径。使用该方法进行风洞试验模型绕流密度投影场测量时，解决了传统纹影和阴影技术定量化不足、干涉测量技术抗干扰能力差、波面传感器空间分辨率不够及现有BOS技术的缺陷问题。

主权项

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ZD，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(Xs,Ys,Zs)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ZB＝|ZS|+ZD；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ρref：式中，R为气体常数，p0为风洞试验的总压，Ma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nref：nref＝1+KGDρref式中，KGD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nE、密度投影ρE：ρE＝(nE‑1)/KGD。