基于CCD相机长曝光光源频闪的压敏涂料压力校准装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于CCD相机长曝光光源频闪的压敏涂料压力校准装置，包括：声学驻波管、底盖、光学视窗、声源、功率放大器、CCD相机、镜头、滤光片、LED频闪激发光源、信号发生器、动态压力传感器、直流供电电源、信号放大器、数据采集箱、光学压敏涂料校准片和计算机。本发明专利技术具有以下优点：1)能够采用基于CCD相机长曝光光源频闪方法对100kHz以下的各个波段进行光学压敏动态校准，校准精度高；2)可以连续性进行动态校准实验；尤其是，本发明专利技术通过两个脉冲信号发生单元，即可实现对LED频闪激发光源和CCD相机的控制；3)该压敏涂料压力校准装置具有结构简单、便于加工、抗干扰能力强、实验成本低的优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
基于CCD相机长曝光光源频闪的压敏涂料压力校准装置


[0001]本专利技术属于压敏涂料压力校准
，具体涉及一种基于CCD相机长曝光光源频闪的压敏涂料压力校准装置。

技术介绍

[0002]基于计算机视觉与图像处理技术的光学压敏涂料测压技术(Pressure Sensitive Paint，PSP)，是非接触式流动显示技术的重要突破。光学压敏测压技术的基本原理为：将压力敏感涂料均匀覆盖于被测模型表面，压力敏感涂料由光敏分子和可以透氧的基质组成。在受到特定波长的光激发时，涂料中的光敏分子由原本稳定的基态获得能量而跃迁到高能级的激发态。处于不稳定激发态的光敏分子，受到被测量表面扩散进来的氧分子碰撞，失去激发态的能量而失活回到基态，这种过程并不产生辐射光，从而导致发光强度降低，形成“氧猝灭”现象。氧分子浓度越大，即：在大气中可视为压力越大，氧的猝灭效应越强，涂料在一定光光照下发出的光就越暗。因此，在光照射下，压力敏感涂料的发光强度即可反映被测模型表面所受的压力值。在光照射下拍摄被测模型表面的图像照片，通过对图像照片进行分析，可得到被测模型表面的压力分布。
[0003]现有技术中，光学压敏涂料测压技术主要存在以下问题：
[0004]随着快速响应光学压敏涂料(Fast PSP)的发展，涂料的响应时间逐渐缩短，能够用于高频波动压力流场的测量。然而，被测压力流场频率增高的同时，要求相机的曝光时间缩短才能满足高频压力流场测量的需求。而当相机的曝光时间缩短时，会直接导致相机进光量的减少，从而导致相机拍摄得到的荧光图像的信噪比较低，降低了对压敏涂料压力校准的准确性，从而不利于得到高分辨率的压力测量结果。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种基于CCD相机长曝光光源频闪的压敏涂料压力校准装置，可有效解决上述问题。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供一种基于CCD相机长曝光光源频闪的压敏涂料压力校准装置，包括：声学驻波管(1)、底盖(2)、光学视窗(3)、声源(4)、功率放大器(5)、CCD相机(6)、镜头(7)、滤光片(8)、LED频闪激发光源(9)、信号发生器(10)、动态压力传感器(11)、直流供电电源(12)、信号放大器(13)、数据采集箱(14)、光学压敏涂料校准片(15)和计算机(16)；
[0008]其中，所述声学驻波管(1)一端的底盖(2)内侧固定安装所述光学压敏涂料校准片(15)；所述光学压敏涂料校准片(15)所在截面固定安装所述动态压力传感器(11)；所述动态压力传感器(11)通过所述直流供电电源(12)供电；所述动态压力传感器(11)的电压信号输出端通过所述信号放大器(13)和所述数据采集箱(14)后，连接到所述计算机(16)的输入端；
[0009]所述声学驻波管(1)靠近所述底盖(2)的一侧对称开槽，所述声学驻波管(1)的两
侧对称各安装一块所述光学视窗(3)；
[0010]所述声学驻波管(1)另一端固定安装所述声源(4)，正对所述光学压敏涂料校准片(15)；
[0011]所述信号发生器(10)的第1通道通过所述功率放大器(5)，连接到所述声源(4)；
[0012]所述信号发生器(10)的第2通道与所述CCD相机(6)的外触发端连接；所述CCD相机(6)的输出端与所述计算机(16)连接；其中，所述CCD相机(6)的前端固定所述镜头(7)；所述镜头(7)的前端固定所述滤光片(8)；
[0013]所述信号发生器(10)的第3通道与所述LED频闪激发光源(9)的外触发端连接；
[0014]所述CCD相机(6)和所述LED频闪激发光源(9)分别置于所述声学驻波管(1)的两侧，经对应的光学视窗对准所述光学压敏涂料校准片(15)；
[0015]所述信号发生器(10)包括：正弦电信号发生单元、第1脉冲信号发生单元、第2脉冲信号发生单元、计时器和主控单元；
[0016]所述主控单元分别与所述计时器、所述正弦电信号发生单元和所述第2脉冲信号发生单元的外触发端连接；所述第2脉冲信号发生单元的输出端分别与所述第1脉冲信号发生单元的外触发端和所述CCD相机(6)的外触发端连接；所述第1脉冲信号发生单元的输出端和所述LED频闪激发光源(9)的外触发端连接；
[0017]其中，所述正弦电信号发生单元，用于在所述主控单元的控制下，连续输出周期为T的正弦电信号，该正弦电信号传递到所述功率放大器(5)，经功率放大器(5)放大后，传输给所述声源(4)，从而控制所述声源(4)发出周期为T的正弦声波；该正弦声波经声学驻波管(1)作用后，从而使光学压敏涂料校准片(15)表面受到稳定的周期为T的正弦压力驻波；
[0018]所述第1脉冲信号发生单元与所述LED频闪激发光源(9)的外触发端连接，所述第1脉冲信号发生单元用于输出第1方波脉冲信号，第1方波脉冲信号的周期为T，脉冲宽度为T/m，每次被外触发后输出的脉冲数量为n，其中，m为一个周期的正弦压力驻波平均被划分形成的相位数量；n为同一相位下激光光源频闪次数；每当第1脉冲信号发生单元被进行一次外触发时，可控制LED频闪激发光源(9)按照周期T、单次频闪发光时间T/m进行n次频闪发光；
[0019]所述第2脉冲信号发生单元分别与所述CCD相机(6)的外触发端和所述第1脉冲信号发生单元的外触发端连接，用于向所述CCD相机(6)和所述第1脉冲信号发生单元提供同样的外触发信号；其中，所述第2脉冲信号发生单元用于输出第2方波脉冲信号，第2方波脉冲信号的周期为(n+1)T+T/m，脉冲宽度为nT+T/m+Δt
相
，输出的脉冲数量为m；其中，Δt
相
为CCD相机延时曝光时间，Δt
相
＜T；
[0020]所述主控单元用于：根据计时器的计时结果，确定当前正弦压力驻波的相位，一个周期的正弦压力驻波平均被划分为m个相位，依次表示为相位，相位，...，相位，对于当前的相位，所述主控单元向第2脉冲信号发生单元发送触发启动信号；
[0021]具体实现过程为：
[0022]1)主控单元根据计时器的计时结果，假设检测到当前正弦压力驻波的相位为相位主控单元向第2脉冲信号发生单元发送外触发启动信号；
[0023]2)第2脉冲信号发生单元启动后，输出m个脉冲方波，脉冲方波的周期为(n+1)T+T/m，脉冲宽度为nT+T/m+Δt
相
，m个脉冲方波同时传输给CCD相机(6)和第1脉冲信号发生单元；
[0024]对于第2脉冲信号发生单元输出的m个脉冲方波，分别表示为：第A1个脉冲方波，第A2个脉冲方波,...,第Am个脉冲方波；
[0025]2.1)第A1个脉冲方波的上升沿作为CCD相机(6)的外触发信号，控制CCD相机(6)打开开始曝光，当CCD相机(6)曝光时间达到第A1个脉冲方波的脉冲宽度nT+T/m+Δt
相
时，第A1个脉冲方波的下降沿控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CCD相机长曝光光源频闪的压敏涂料压力校准装置，其特征在于，包括：声学驻波管(1)、底盖(2)、光学视窗(3)、声源(4)、功率放大器(5)、CCD相机(6)、镜头(7)、滤光片(8)、LED频闪激发光源(9)、信号发生器(10)、动态压力传感器(11)、直流供电电源(12)、信号放大器(13)、数据采集箱(14)、光学压敏涂料校准片(15)和计算机(16)；其中，所述声学驻波管(1)一端的底盖(2)内侧固定安装所述光学压敏涂料校准片(15)；所述光学压敏涂料校准片(15)所在截面固定安装所述动态压力传感器(11)；所述动态压力传感器(11)通过所述直流供电电源(12)供电；所述动态压力传感器(11)的电压信号输出端通过所述信号放大器(13)和所述数据采集箱(14)后，连接到所述计算机(16)的输入端；所述声学驻波管(1)靠近所述底盖(2)的一侧对称开槽，所述声学驻波管(1)的两侧对称各安装一块所述光学视窗(3)；所述声学驻波管(1)另一端固定安装所述声源(4)，正对所述光学压敏涂料校准片(15)；所述信号发生器(10)的第1通道通过所述功率放大器(5)，连接到所述声源(4)；所述信号发生器(10)的第2通道与所述CCD相机(6)的外触发端连接；所述CCD相机(6)的输出端与所述计算机(16)连接；其中，所述CCD相机(6)的前端固定所述镜头(7)；所述镜头(7)的前端固定所述滤光片(8)；所述信号发生器(10)的第3通道与所述LED频闪激发光源(9)的外触发端连接；所述CCD相机(6)和所述LED频闪激发光源(9)分别置于所述声学驻波管(1)的两侧，经对应的光学视窗对准所述光学压敏涂料校准片(15)；所述信号发生器(10)包括：正弦电信号发生单元、第1脉冲信号发生单元、第2脉冲信号发生单元、计时器和主控单元；所述主控单元分别与所述计时器、所述正弦电信号发生单元和所述第2脉冲信号发生单元的外触发端连接；所述第2脉冲信号发生单元的输出端分别与所述第1脉冲信号发生单元的外触发端和所述CCD相机(6)的外触发端连接；所述第1脉冲信号发生单元的输出端和所述LED频闪激发光源(9)的外触发端连接；其中，所述正弦电信号发生单元，用于在所述主控单元的控制下，连续输出周期为T的正弦电信号，该正弦电信号传递到所述功率放大器(5)，经功率放大器(5)放大后，传输给所述声源(4)，从而控制所述声源(4)发出周期为T的正弦声波；该正弦声波经声学驻波管(1)作用后，从而使光学压敏涂料校准片(15)表面受到稳定的周期为T的正弦压力驻波；所述第1脉冲信号发生单元与所述LED频闪激发光源(9)的外触发端连接，所述第1脉冲信号发生单元用于输出第1方波脉冲信号，第1方波脉冲信号的周期为T，脉冲宽度为T/m，每次被外触发后输出的脉冲数量为n，其中，m为一个周期的正弦压力驻波平均被划分形成的相位数量；n为同一相位下激光光源频闪次数；每当第1脉冲信号发生单元被进行一次外触发时，可控制LED频闪激发光源(9)按照周期T、单次频闪发光时间T/m进行n次频闪发光；所述第2脉冲信号发生单元分别与所述CCD相机(6)的外触发端和所述第1脉冲信号发生单元的外触发端连接，用于向所述CCD相机(6)和所述第1脉冲信号发生单元提供同样的外触发信号；其中，所述第2脉冲信号发生单元用于输出第2方波脉冲信号，第2方波脉冲信号的周期为(n+1)T+T/m，脉冲宽度为nT+T/m+Δt
相
，输出的脉冲数量为m；其中，Δt
相
为CCD相
机延时曝光时间，Δt
相
＜T；所述主控单元用于：根据计时器的计时结果，确定当前正弦压力驻波的相位，一个周期的正弦压力驻波平均被划分为m个相位，依次表示为相位相位
…
,相位对于当前的相位，所述主控单元向第2脉冲信号发生单元发送触发...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛宁，高丽敏，姜衡，王浩浩，常龙睿，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：