流场成像的测量系统和主系统技术方案

本发明专利技术提供了一种流场成像的测量系统和主系统，该系统包括：挡光板、激光设备、飞行器实验模型、以及摄像装置；挡光板中设置有指定形状的通光孔；其中的指定形状与飞行器实验模型的待测量流场区域的垂直截面形状一致；挡光板用于，利用平行激光束，产生指定形状的平行光源；摄像装置用于，获取飞行器实验模型的待测量流场区域的成像结果。该方式中，挡光板的通光孔的形状，可以根据飞行器实验模型的外形以及待测量流场区域的垂直截面形状进行改变，进而改变平行光源的形状，改变方式更加方便快速，不需额外设计复杂光学元件，提高了测量效率，降低了测量成本，且满足了复杂曲面流场测量的需求。

【技术实现步骤摘要】
流场成像的测量系统和主系统
本专利技术涉及飞行器实验模型的流场成像
，尤其是涉及一种流场成像的测量系统和主系统。
技术介绍
高速飞行器表面附近的流场特性对飞行器的空气动力性能、飞行器结构设计和热防护等具有重要的影响，为了高速飞行器表面附近的流场特性，需要对飞行器的流场区域进行成像测量。相关技术中，针对平面流场，通常采用平面激光光源进行测量；针对曲面流场，通常需要设计特定的光学元件产生特定曲率的光源，测量具有特定曲率的流场；但是，针对多种不同外形飞行器的流场测量，需要根据每种飞行器的具体几何尺寸设计专门的光学元件，测量效率较低，成本较高，且通用性较差。另外，这种特定的光学元件，无法提供曲率不连续的光源，无法满足复杂曲面流场测量的需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种流场成像的测量系统和主系统，以降低测量成本，提高测量的效率，且能够满足复杂曲面流场测量的需求。第一方面，本专利技术实施例提供了一种流场成像的测量系统，系统包括：挡光板、激光设备、飞行器实验模型、以及摄像装置；挡光板中设置有指定形状的通光孔；其中，指定形状与飞行器实验模型的待测量流场区域的垂直截面形状一致；挡光板用于，利用平行激光束，产生指定形状的平行光源；其中，平行激光束通过激光设备生成；摄像装置用于，获取飞行器实验模型的待测量流场区域的成像结果；其中，飞行器实验模型的待测量流场区域与平行光源重合。进一步的，激光设备包括激光器、扩束装置、准直装置；激光器、扩束装置以及准直装置同光轴设置；扩束装置的尺寸和准直装置的尺寸分别大于待测量流场区域的尺寸；其中，扩束装置位于激光器和准直装置的中间区域；扩束装置用于，将激光器产生的初始激光束进行扩束处理；准直装置用于，将扩束后的初始激光束进行准直处理，得到平行激光束其中，平行激光束的尺寸大于待测量流场区域。进一步的，挡光板垂直于平行激光束放置；平行激光束垂直照射在挡光板上，穿过通光孔的平行激光束，通过通光孔的形状，形成与通光孔形状一致的指定形状的平行光源。进一步的，摄像装置包括多个普通相机；多个普通相机设置于飞行器实验模型的待测量流场区域的上方位置；其中，每个普通相机负责拍摄待测量流场区域中的指定区域，以使普通相机对每个部分区域清晰对焦成像；所有普通相机的总拍摄区域覆盖待测量流场区域；摄像装置还用于：针对标定靶面的多个区域，利用普通相机，拍摄每个区域对应的图像；其中，标定靶面设置于飞行器实验模型的待测量流场区域上；标定靶面的形状与待测量流场区域的形状一致；标定靶面上等间距设置有标定点；利用普通相机对拍摄的指定区域的图像进行对焦处理，确定普通相机的标定相机参数。进一步的，摄像装置包括光场相机；光场相机设置于飞行器实验模型的待测量流场区域的上方位置；摄像装置还用于：利用光场相机拍摄标定靶面，得到标定靶面的图像；其中，标定靶面设置于飞行器实验模型的待测量流场区域上；标定靶面的形状与待测量流场区域的形状一致；标定靶面上等间距设置有标定点；利用光场相机拍摄图像，对图像的不同区域进行对焦处理，确定光场相机的标定相机参数。进一步的，摄像装置用于：利用标定完成的普通相机，获取飞行器实验模型的待测量流场区域的成像结果；或者，利用标定完成的光场相机，获取飞行器实验模型的待测量流场区域的成像结果。进一步的，飞行器实验模型包括一种或多种待测量流场区域；待测量流场区域包括曲面流场区域；曲面流场区域的曲率包括一种或多种。进一步的，挡光板包括一种或多种通光孔；每种通光孔包括一种或多种指定形状，指定形状由飞行器实验模型的几何外形确定。第二方面，本专利技术实施例提供了一种流场成像的测量主系统，主系统包括第一方面任一项的流场成像的测量系统，还包括风洞装置；流场成像的测量系统位于风洞装置中。进一步的，风洞装置用于：产生气流，模拟飞行器实验模型在实际飞行中周围气体的流动。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术提供了一种流场成像的测量系统和主系统，该系统包括：挡光板、激光设备、飞行器实验模型、以及摄像装置；挡光板中设置有指定形状的通光孔；其中，指定形状与飞行器实验模型的待测量流场区域的垂直截面形状一致；挡光板用于，利用平行激光束，产生指定形状的平行光源；其中的平行激光束通过激光设备生成；摄像装置用于，获取飞行器实验模型的待测量流场区域的成像结果；其中的飞行器实验模型的待测量流场区域与平行光源重合。该方式中，挡光板的通光孔的形状，可以根据飞行器实验模型的外形以及待测量流场区域的垂直截面形状进行改变，进而改变平行光源的形状，改变方式更加方便快速，不需额外设计复杂光学元件，提高了测量效率，降低了测量成本，且满足了复杂曲面流场测量的需求。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种曲面流场的曲面片光示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种曲面流场的平面片光示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种压缩拐角流场的平面片光示意图；图4为本专利技术实施例提供的不连续曲面流场的曲面片光示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种流场成像的测量系统的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种挡光板的示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种平行光源的生成示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种普通相机的参数标定示意图；图9为本专利技术实施例提供的一种光场相机的参数标定示意图；图10为本专利技术实施例提供的一种相机的拍摄示意图；图11为本专利技术实施例提供的一种流场成像的测量主系统结构示意图。图标：100-挡光板；200-激光设备；300-飞行器实验模型；400-摄像装置；201-激光器；202-扩束装置；203-准直装置；401-普通相机；402-光场相机；10-流场成像的测量系统；20-风洞装置。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。高速飞行器表面附近的流场特性对飞行器的空气动力性能、飞行器结构设计和热防护等具有重要的影响，研究和测量飞行器表面附近的流场特性，能够为飞行器设计提供依本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流场成像的测量系统，其特征在于，所述系统包括：挡光板、激光设备、飞行器实验模型、以及摄像装置；/n所述挡光板中设置有指定形状的通光孔；其中，所述指定形状与所述飞行器实验模型的待测量流场区域的垂直截面形状一致；/n所述挡光板用于，利用平行激光束，产生所述指定形状的平行光源；其中，所述平行激光束通过所述激光设备生成；/n所述摄像装置用于，获取所述飞行器实验模型的待测量流场区域的成像结果；其中，所述飞行器实验模型的待测量流场区域与所述平行光源重合。/n

【技术特征摘要】
1.一种流场成像的测量系统，其特征在于，所述系统包括：挡光板、激光设备、飞行器实验模型、以及摄像装置；
所述挡光板中设置有指定形状的通光孔；其中，所述指定形状与所述飞行器实验模型的待测量流场区域的垂直截面形状一致；
所述挡光板用于，利用平行激光束，产生所述指定形状的平行光源；其中，所述平行激光束通过所述激光设备生成；
所述摄像装置用于，获取所述飞行器实验模型的待测量流场区域的成像结果；其中，所述飞行器实验模型的待测量流场区域与所述平行光源重合。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光设备包括激光器、扩束装置、准直装置；
所述激光器、所述扩束装置以及所述准直装置同光轴设置；所述扩束装置的尺寸和所述准直装置的尺寸分别大于所述待测量流场区域的尺寸；其中，所述扩束装置位于所述激光器和所述准直装置的中间区域；
所述扩束装置用于，将所述激光器产生的初始激光束进行扩束处理；
所述准直装置用于，将扩束后的所述初始激光束进行准直处理，得到所述平行激光束；其中，所述平行激光束的尺寸大于所述待测量流场区域。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述挡光板垂直于所述平行激光束放置；
所述平行激光束垂直照射在所述挡光板上，穿过所述通光孔的平行激光束，通过所述通光孔的形状，形成与所述通光孔的形状一致的指定形状的平行光源。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述摄像装置包括多个普通相机；多个所述普通相机设置于所述飞行器实验模型的待测量流场区域的上方位置；其中，每个所述普通相机负责拍摄所述待测量流场区域中的指定区域，以使所述普通相机对每个所述指定区域清晰对焦成像；所有所述普通相机的总拍摄区域覆盖所述待测量流场区域；
所述摄像装置还用于：
针对标定靶面的多个区域，利用所述普通相机，拍摄每个所述区域对应的图像；其中，所述标...

【专利技术属性】
技术研发人员：何霖，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43