现代测试技术考试内容

一． 温度场

1红外线热像仪：

红外线是一种电磁波，具有与无线电波和可见光一样的本质。红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃。利用某种特殊的电子装置将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布的技术称之为红外热成像技术，这种电子装置称为红外热像仪。

红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统（目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统）接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构（焦平面热像仪无此机构）对被测物体的红外热像进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。

这种热像图与物体表面的热分布场相对应；实质上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号非常弱，与可见光图像相比，缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热分布场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实标校正，伪色彩描绘等高线和直方进行数学运算、打印等 2光学高温计

光学高温计是非接触式辐射法单色测量仪，它遵循普朗克黑体辐射定律和维恩位移定律，即随着温度的升高，与辐射能量密度极大值对应波长向短波方向移动。

光学高温计有灯丝隐灭式和滤波式两类。灯丝隐灭式就是使被测物体成像于高温计灯泡的灯丝平面上，通过光学系统在一定波段范围内比较灯丝与被测物体的表面亮度，调节灯丝的亮度与被测物体的亮度相均衡，使灯丝轮廓隐灭于被测物体的影像中，如图1所示。电流表所示读数即为被测物的温度值。滤波式采用的是将灯泡灯丝的电流固定，使之发光强度一定，再用可变的滤光片将被测的光度强弱加以滤光，使被测物的光度与灯泡度相等，此时连在滤光片上的刻度即为被测物的温度。

3双色法（三色法）

双色法是基于固体热辐射的测温方法。其测量原理为:测出火焰发射出的辐射光在某两个波长上的强度,然后利用由辐射学建立的两个强度与温度的方程,消去一个代表辐射率的未知因子,计算出所要的温度,再代回原方程中的一个,算出与碳烟有关的KL因子。

二． 流场

1LDV（激光多普勒）

LDV依靠流体中存在的与流体一起运动的示踪粒子进行工作，若一颗运动中的示踪粒子穿过一束入射激光，则只有当示踪粒子的运动速度垂直于入射激光的照射方向时，它所感知的频率才会与入射激光本身的频率相等，否则示踪粒子所感知的激光频率就等比入射激光本身的频率高或者低。

LDV测试系统主要由激光器、入射光学单元、接收或收集光学单元、多普勒

信号处理器、数据处理器、测试软件及辅助系统组成。激光器是一种单色相干光源,一般采用连续气体激光器,如小功率氦-氖激光器和大功率氣离子激光器。入射光学单元把激光束按一定要求分成多束相互平行的照射光束,通过聚焦透镜会聚到测试点。接收光学元件收集粒子通过测量体时向四周发出的散射光,经转换得到具有多普勒频移的光电流信号。信号处理器和数据处理器处理光电流信号,滤去噪声,计算出测试点流体速度。

2PIV（粒子成像测试仪）

粒子图像测速仪(PIV) 是一种非接触式的流场测量技术。由于它具有不干扰测量的流场、较高的精度和空间分辨率、能测瞬时速度场，并对整个流场上全部速度矢量进行描述等优点，。PIV 测量技术的原理是：由已知时间间隔内流场中微小粒子的位移计算出速度矢量。双脉冲激光器发出的时间间隔为Δt 的激光脉冲通过圆柱形光学透镜形成激光片，照亮所要研究的流场区域。待测区域中已撒布有合适的示踪粒子，激光照射到粒子上粒子便会散射或反射与待测区域垂直的拍摄相机 CCD 将拍摄到两次激光脉冲所形成的待测区域流场图。这幅待测区域流场信息照片将通过数据传输线传给数据处理器，处理器通过一定的算法算得每点或区域在时间内的位移，就可以方便的得出每个点或区域的速度值，这样就形成了原始的矢量图。再传输到装有处理软件的计算机进行后续处理得到待测流场的其它信息。

PIV 测试系统主要由光路系统、图像采集系统、同步控制及图像处理系统等部分组成，如图所示。其中,光路系统主要包括连续或脉冲激光器、光传输系统和片光源光学系统；图像采集系统主要由电荷耦合器件(CCD)作为图像传感器，又称为 CCD 数字摄像机。图像处理系统包括帧抓取器和分析显示软件。帧抓取器将粒子图像数字化，并将连续图像储存到计算机的内存中。分析显示软件分析视频或照相图像，显示采样的图像数据和速度矢量场测试时激光器发出激光束，光学元件将光束变成片光源照亮被测流场。如果采用脉冲激光器，需设置脉冲间隔、脉冲延迟时间等。高速 CCD 相机捕捉 2 个激光脉冲照亮流场的两幅图像，并

将图像转化为数字信号传入计算机。然后通过专用的软件（Insight）采用的图像处理算法匹配图像粒子对，就可以得到测试区域的速度矢量场。

PIV技术的关键在于要有比较好的光学成像和分析系统,图像分析的关键在于有效建立示踪粒子图像位移的算法,目前常用的算法是FFT相关分析法。FFT算法是以统计的方法,通过确定局部询问区内粒子群图像中心的位移,来得到流场的。这种方法比较适用于示踪粒子浓度较高的流场。

如果粒子浓度低,需要单独跟踪单个示踪粒子所形成的微粒图像,来确定微粒的速度场及其导出物理量，往往要采用BICC算法,该算法是FFT相关算法的补充, 是根据模式相关系数的大小来跟踪单个粒子的,从而确定稀相微粒速度场。BICC算法只需确定粒子对中心坐标,与真实粒子的形状、颜色和大小无关,具有计算量小、计算速度快的优点。

PIV 技术可得到瞬时全流场定量信息，给出粒子粒径与其速度的分布，因而 PIV 技术已被发展应用于测量喷雾特性。但因 PIV 喷雾场测量中不仅要给出粒径分布，而且还要测出不同粒径速度分布，因此 PIV 喷雾测量的图像处理技术要比气相困难得多。目前利用 PIV 测量喷雾场主要困难在于：(1) 对粒子进行识别时，粒子和背景的差别就在于灰度值的不同，识别的依据只能是灰度。 而部分粒子的重叠使粒子识别变得困难， 即有一些粒子可能重叠在一起， 或者相邻太近而无法分辩油粒。(2) 由于粒子对激光具有反射、散射等作用，使得片光源变宽，同时使粒子在拍摄的图像上显示比真实略大一些。(3) 试验过程中的震动和噪音会在图像上形成噪点，所以在 PIV 的图像处理上必需进行除噪处理。

3、纹理法

纹影技术是利用光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度的基本原理进行测量的,广泛用于观测气流的边界层、燃烧、激波、气体内的冷热对流以及风洞或水洞流场。

在光学仪器系统中,纹影仪属于共轴球面系统.该系统有两个成象过程,一个是光源(狭缝 )ad 物空间子午面成象在仪器光刀刀口平面a‘d’象空间共扼面上;另一个是被测流场扰动区 gj 物空间子午面成象在仪器的照相胶片(或观察屏) 幻象空间共扼面上·两组共扼面之间经过纹影仪的准直镜M,和纹影镜MZ以及照相机物镜,光线构成了点和面的对应关系(图 1 )光源 O

纹影图是在仪器的狭缝或光刀刀口这一组共扼面中插入光学部件来获得.在a‘d’插入金属光刀,可得到黑、白纹影图;使用白光光源,在ad 或a‘d‘插入彩色滤光片,可得到彩色纹影图;插入干涉部件,则可得到干涉纹影图(无限宽条纹干涉图)。

纹影 …… 此处隐藏：4930字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……