高温拉伸试验中一种温度-应变的一体化测量方法

摘要

一种温度‑应变一体化测量方法，包括1.)建立灰度与温度关系，2.)标定阶段(1)加热待测材料，双色测温仪采集待测点温度的变化数据，工业相机同时采集图像数据；(2)在计算机中将图像数据转换为灰度图，提取被测点的灰度值；(3)根据灰度数据和温度数据拟合公式；(4)确定参数A和B数值；3.)测量阶段(1)提取初始灰度图中两标记点的初始坐标和初始灰度特征；(2)根据灰度‑温度关系及标定阶段得到的参数A和B将灰度图转换为温度图，从而实时得到全场的温度；同时，利用两标记点的初始灰度特征，通过初始标距L和后续标距L'即可得到标距的变化ΔL，从而得到轴向应变ΔL/L。本发明利用双色测温仪和高分辨率工业相机既实现了高精度的全场高温温度测量，又实现了高精度的应变测量。

主权项

一种温度‑应变一体化测量方法，其特征是该方法步骤如下：1.)建立灰度与温度关系维恩公式其中M(λ，T)是辐射强度，λ是光谱波长，T是温度，ε(λ，T)是材料发射率，C₁和C₂是第一和第二普朗克常数；灰度和辐射强度转换公式G(λ,T)＝RS(λ)M(λ，T)    (2) 其中G(λ，T)是灰度值，R是仪器常数，S(λ)是光电转换光谱敏感度；将式(2)带入式(1)，在可见光范围内进行积分可得其中λ₁和λ₂为可见光的波长的下限和上限；进一步假设灰度和温度的关系为其中假设ε(λ，T)＝ε₁(λ)·ε₂(T)，A和B均为常数，即得到了灰度‑温度的关系；2.)标定阶段(1)加热待测材料，在加热过程中，双色测温仪采集待测点温度的变化数据，工业相机同时采集图像数据；(2)在计算机中将图像数据转换为灰度图，提取被测点的灰度值；(3)根据灰度数据和温度数据拟合公式(4)，确定参数A和B数值；3.)测量阶段(1)通过工业相机拍摄一张常温下材料表面的图像，在计算机中将图像转换为灰度图，提取灰度图中两标记点的坐标和灰度特征，从而得到两标记点的初始标距L及两标记点的初始灰度特征；(2)在计算机上工业相机采集材料在高温下的图像数据转换为灰度图，根据式(4)的灰度‑温度关系及标定阶段得到的参数A和B将灰度图转换为温度图，从而实时得到全场的温度；同时，利用两标记点的初始灰度特征，在灰度图中根据数字图像相关法搜索两标记点的位置，得到 两标记点的坐标及标距L'；通过初始标距L和后续标距L'即可得到标距的变化ΔL，从而得到轴向应变ΔL/L。