(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210661059.X (22)申请日 2022.06.13 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114739626 A (43)申请公布日 2022.07.12 (73)专利权人 中国空气动力研究与发展中心高 速空气动力研究所 地址 621000 四川省绵阳市二环路南段6号 (72)发明人 黄辉　熊健　王红彪　刘祥　 (74)专利代理 机构 北京远大卓悦知识产权代理 有限公司 1 1369 专利代理师 贾晓燕 (51)Int.Cl. G01M 9/06(2006.01) G01M 11/08(2006.01)G06F 30/20(2020.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 7/00(2017.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 108318215 A,2018.07.24 JP 2008082735 A,2008.04.10 JP 201313 5170 A,2013.07.08 CN 103018220 A,2013.04.0 3 黄康等.渐扩后倾肩臂孔平板气膜冷却特性 实验研究. 《实验流体力学》 .2018,(第04期),全 文. 审查员 鲍桂清 (54)发明名称 一种基于快速响应压敏漆的旋转叶栅测压 试验方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于快速响应压敏漆的 旋转叶栅测压试验方法， 涉及航空航天空气动力 学风洞试验及图像数据处理技术领域， 包括： 系 统稳定性测试， 包括激光器固有延时测定、 双曝 光相机固有延时测定和跨帧时间测定、 系统精度 测试； 双曝光相机测量涂料荧光寿命； 压敏漆寿 命法校准； 寿命法测量系统硬件参数设置； 寿命 法测量系统时序参数设置； 试验图像采集； Gate2 图像去模糊； 压力分布计算， 先后完成图像配准 和光强比图像计算， 根据光强比图像计算压力分 布图像， 分别计算转子叶片和静子叶片的压力分 布。 本发明给出了满足试验 标准的寿命法测量系 统指标范围， 提出了旋转叶栅试验硬件参数设置 和时序参数设置方法， 可用于指导试验设计 。 权利要求书3页 说明书8页 附图7页 CN 114739626 B 2022.09.09 CN 114739626 B 1.一种基于快速响应压敏漆的旋转叶栅测压试验方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1、 寿命法测量系统时序 稳定性测试， 包括激光器 固有延时测定、 双曝光相机固有 延时测定、 双曝光相机跨帧时间测定和寿命法测量系统精度测试； 步骤S2、 双曝光相机测量压敏漆荧光寿命， 利用寿命法测量系统的时序稳定性和高精 度， 得到压敏漆荧 光寿命， 具体方法包括： 固定激光器震荡蓄能信号时间T1和激光器出光时间T2时间位置， 设定双曝光相机连续 曝光的第一张图像 Gate1图像的曝光时间， 通过调节双曝光相机曝光外触发信号时间T3， 获 得测试样片从最亮到消失的Gate 1图像亮度序列iIG1(1,2,...,n)， 并记录以出现最亮Gate1 图像为零点的时间ti(1,2,…,n)； 计算所有图像中心区域的光强平均值iIG1_Avg(1,2,…,n)， 拟合iIG1_Avg(1,2,…,n)与ti(1,2,…,n)， 从而得到 压敏漆探针分子荧 光寿命 τ， 拟合公式为： I(t)＝I0e(‑t/ τ ) 其中， I表示荧光强度， I0表示最大荧光强度， t表示时间， i表示图像序列数， i＝1,2, …, n； 步骤S3、 压敏漆寿命法校准， 在校准腔内完成温度和压力范围覆盖风洞试验工况的校 准； 步骤S4、 寿命法测量系统硬件参数设置， 包括激光器和双曝光相机参数设置， 通过设置 使图像视场和信噪比达 到试验要求； 步骤S5、 寿命法测量系统时序参数设置， 通过时序参数设置实现不同转速和周期相位 下的压力分布测量； 步骤S6、 试验图像采集， 先后完成背景图像、 参 考图像和试验图像的采集； 步骤S7、 双曝光相机连续曝光的第二张图像Gate2图像去模糊， 通过点扩散函数估计和 维纳滤波 去模糊实现Gate2图像的去模糊； 步骤S8、 压力分布计算， 先后完成图像配准和光强比图像计算， 根据光强比图像计算压 力分布图像， 重复步骤S4到步骤S 8， 分别计算 转子叶片和静子叶片的压力分布。 2.如权利要求1所述的基于快速响应压敏漆的旋转叶栅测压试验方法， 其特征在于， 所 述步骤S3压敏漆寿命法校准的具体方法包括： 将校准样片放置于校准腔， 校准点的温度和压力范围覆盖风洞试验工况， 完成校准数 据采集， 根据校准数据拟合得到 压力P、 温度T和光强比Ir的关系： 其中 I1和I2分别代表Gate1图像和Gate2图像， Iref1和Iref2分别为Gate1 图像的参考图像和Gate2图像的参考图像， 一般取 常温大气压条件下的光强， ajk表示拟合的 多项式系数； 每个校准点需采集多对Gate1图像和Gate2图像， 计算Gate1图像和Gate2图像中心区域 均值的光强比， 作为 Ir代入校准公式。 3.如权利要求2所述的基于快速响应压敏漆的旋转叶栅测压试验方法， 其特征在于， 所 述步骤S1的具体步骤 包括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114739626 B 2步骤S11、 激光器固有延时测定， 具体方法包括： 使用同步控制器向激光器发送出光信 号， 使用光电倍增管测量激光器出光的光强， 将光电倍增管输出信号和激光器出光信号接 入示波器， 测 量示波器中激光器出光信号上升沿与光电倍增管输出信号上升沿的延时， 该 延时作为激光器的固有延时， 进行多次测量 求激光器固有延时的平均值； 步骤S12、 双曝光相机固有延时测定和双曝光相机跨帧时间测定， 通过调节激光器出光 信号的时序位置， 观察双曝光相机连续曝光的第一张图像Gate1图像和双曝光相机连续曝 光的第二张图像Gate2图像是否出现测试样片图像， 确定双曝光相机固有延时和跨帧时间， 具体步骤 包括： 步骤S121、 将含罗丹明6G荧光粒子的压敏漆喷涂于测试样片， 使用寿命法测量系 统的 激光器对测试样片进行激发， 并使用寿命法测 量系统的双曝光相 机进行图像采集， 激光器 与双曝光相机时序通过同步控制器控制， 设置双曝光相机Gate1图像曝光时间； 步骤S122、 根据激光器震荡蓄能信号时间T1和双曝光相机曝光外触发信号时间T3， 通 过调节激光器出光时间T2的位置， 确定Gate1图像曝光时序的上升沿时间T4、 下降沿时间T5 和Gate2图像的上升沿时间T6， 并得到双曝光相机固有延时Tcd＝T4‑T3， 双曝光相机跨帧时 间Tci＝T6‑T5， 其中T4即为测试样片在Gate1图像中刚出 现的时间， T 5即为测试样片在Gate1 图像中刚消失的时间， T6即为测试样片在Gate2图像中 刚出现的时间； 为保持激光器能量稳定， 其中T2相对T1的延时需要固定， 即调整 T2时， T1同步调整； 步骤S123、 重复测试双曝光相机固有延时和双曝光相机跨帧时间， 求双曝光相机固有 延时和双曝光相机跨帧时间的平均值； 步骤S13、 寿命法测量系统精度测试， 具体方法包括： 为系统性的验证步骤S11、 步骤S12 步骤测试结果和激光器能量抖动对寿命法测量结果的影响， 计算步骤S3中每个校准点连续 采集的多对Gate1图像和Gate2图像中心区域均值的光 强比， 根据计算得到的校准点光强比 的波动， 判断寿命法测量系统是否满足测压试验精度要求。 4.如权利要求1所述的基于快速响应压敏漆的旋转叶栅测压试验方法， 其特征在于， 所 述步骤S4寿命法测量系统硬件参数设置原则是使所采集的Gate1图像和Gate2图像清晰， 寿 命法测量系统硬件参数设置的具体步骤包括： 调节激光器功 率及激光器震 荡蓄能信号时间 T1与激光器出光时间T2的相 对位置， 使激光器工作在稳定的功率区间； 根据视场大小确定 激光器透镜和镜头， 设置镜头光圈， 确保有覆盖测量区域的景深， 安装窄带滤镜； Gate1图像 曝光时间覆盖激光器出光时间； 常温常压条件 下采集基准图像， 计算基准Gate1图像和基准 Gate2图像测量区域的光强均值， 在大气 压常温20℃条件 下， 两个均值应在双曝光相机满量 程输出的40～60％之间， 两个均值的比值应在0.7～1.3之间， 通过调节激光器功率调节图 像光强， 通过控制双曝光相机曝光外触发信号时间T3对光强均值比值进行调整。 5.如权利要求1所述的基于快速响应压敏漆的旋转叶栅测压试验方法， 其特征在于， 所 述步骤S5寿命法测量系统时序参数设置的方法具体包括： S51、 外触发时序设置； 在旋转叶栅旋转轴处安装光电开关， 通过分频器将光电开关的 信号降频到低于双曝光相机帧率， 降频的信号作为寿命法测量系统同步触发器的外触发信 号， 在激光器震荡蓄能信号时间T1和T2固定不变的条件下， 系统延时Td＝T3‑T0， 其中T3是 双曝光相机曝光外触发信号时间， T0是双曝光相机 外触发信号； S52、 不同转速的时序设置； 喷涂一个转子， 需要调节系统延时Td， 使被测转子出现在双权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114739626 B 3