一種紫外三維數字圖像高溫應變測量方法研究

鄭 瑤，柴 葳

(中國飛機強度研究所，陜西 西安 710065)

1 引 言

高超聲速飛行器結構元件的高溫應變測量是近年來結構熱強度試驗技術急需解決的熱點問題，準確得到試驗件在高溫狀態下的應變，對于高速飛行器熱應力分析設計有著十分重要的意義。高溫應變測量可分為接觸式和非接觸式兩種，應用較多的電阻應變片測量方式由于應變片本身的熱輸出耦合特性，對試件在加熱狀態下的真實應變測量帶來較大困難，因此其應用范圍有一定的限制。相對于接觸式高溫應變測量方法，數字圖像相關方法由于其能夠非常方便地結合各種加熱設備，而且具有測量過程簡單、精度較高、能夠實現全場熱變形測量等優點，因而成為一種較為理想的熱試驗中的應變測量手段。

本文通過紫外帶通濾波成像技術來抑制極端高溫環境或輻射加熱環境下的熱輻射影響，使用三維數字圖像相關方法來實現高溫環境中物體表面三維熱變形的測量。

2 紫外三維數字圖像相關方法

變形非接觸光學測量方法主要包括：基于激光光波干涉的云紋干涉法、電子散斑干涉法和數字圖像相關方法(DIC)。其中，數字圖像相關方法因具有設備簡單、抗干擾能力強、操作方便、測量精度高等優點，成為近年來高溫變形測量領域應用最為廣泛的方法。但是，在極端高溫環境下或石英燈輻射加熱環境下，數字圖像相關方法會存在一些問題：

(1)物體和加熱設備所發出的熱輻射會嚴重影響光學系統所采集到的圖像亮度，當圖像亮度出現大幅的變化時，會引起DIC匹配過程中的退相關效應，甚至導致匹配失效，這是限制DIC方法在高溫應變測量中應用的最大問題。……