風(fēng)洞流場漩渦運(yùn)動頻率測量系統(tǒng)及其測量方法
【專利摘要】一種風(fēng)洞試驗(yàn)漩渦運(yùn)動頻率測量系統(tǒng)及其測量方法，系統(tǒng)包括飛行器模型、激光片光系統(tǒng)、示蹤粒子產(chǎn)生與投放系統(tǒng)，幀頻500幀/秒以上、等幀頻攝錄的高幀頻攝像機(jī)，光片光系統(tǒng)照亮飛行器模型待測量區(qū)域，使用幀頻500幀/秒以上和等幀頻攝錄的高幀頻攝像機(jī)，記錄動態(tài)非定常漩渦運(yùn)動圖像。測量方法包括顯示待測漩渦運(yùn)動，攝錄待測漩渦運(yùn)動圖像，將錄像按照時間序列轉(zhuǎn)換成單幀圖像并記錄每幀圖像對應(yīng)的時間，計(jì)算每幀圖像中待測漩渦渦核離飛行器模型表面的高度位置，通過對高度隨時間變化的曲線的快速傅里葉變換獲得待測漩渦運(yùn)動頻率；本系統(tǒng)及方法能夠?qū)崿F(xiàn)飛行器模型漩渦運(yùn)動頻率的測量，方法簡單，結(jié)果準(zhǔn)確。
【專利說明】風(fēng)洞流場漩渦運(yùn)動頻率測量系統(tǒng)及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于實(shí)驗(yàn)空氣動力學(xué)領(lǐng)域，涉及一種風(fēng)洞試驗(yàn)漩渦運(yùn)動頻率測量系統(tǒng)及其測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，介紹了一種漩渦運(yùn)動頻率測量系統(tǒng)及方法:漩渦圖像經(jīng)透鏡成像在暗盒底板的小孔上，光電管置于小孔處；當(dāng)漩渦運(yùn)動時，光電管感受光強(qiáng)變化并輸出對應(yīng)的電壓信號；對采集的信號進(jìn)行頻譜分析即可獲得漩渦運(yùn)動頻率。
[0003]該方法需要預(yù)先在暗盒底板上漩渦圖像成像位置開設(shè)小孔、并將光電管放置在小孔處；漩渦圖像成像位置很難確定、而且會隨著模型狀態(tài)的變化而變化，因此該系統(tǒng)操作復(fù)雜；漩渦圖像光強(qiáng)受背景光、示蹤粒子濃度等因素的影響而發(fā)生變化，會影響測量精度。傳統(tǒng)片光流動顯示系統(tǒng)用照相機(jī)以單幀形式記錄待測區(qū)域的流動圖像。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]基于以上不足之處，本發(fā)明提供一種風(fēng)洞試驗(yàn)漩渦運(yùn)動頻率測量系統(tǒng)及其測量方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)如下:一種風(fēng)洞試驗(yàn)漩渦運(yùn)動頻率測量系統(tǒng)，包括飛行器模型、激光片光系統(tǒng)、示蹤粒子產(chǎn)生與投放系統(tǒng)，本系統(tǒng)還包括幀頻500幀/秒以上、等幀頻攝錄的高幀頻攝像機(jī)，激光片光系統(tǒng)安裝在飛行器模型上方，示蹤粒子產(chǎn)生與投放系統(tǒng)安裝在飛行器模型前方，激光片光系統(tǒng)照亮飛行器模型待測量區(qū)域，示蹤粒子產(chǎn)生與投放系統(tǒng)在該區(qū)域內(nèi)布撒粒子；使用幀頻500幀/秒以上、等幀頻攝錄的高幀頻攝像機(jī)，記錄動態(tài)非定常漩渦運(yùn)動圖像。
[0006]本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征:采用如上述的一種風(fēng)洞試驗(yàn)漩渦運(yùn)動頻率測量系統(tǒng)，得出的一種漩渦運(yùn)動頻率測量方法，步驟如下:
[0007]步驟一:采用激光片光流動顯示試驗(yàn)的方法顯示待測漩渦運(yùn)動；
[0008]步驟一:用尚幀頻攝像機(jī)攝錄待測游禍運(yùn)動圖像；
[0009]步驟三:將錄像按照時間序列轉(zhuǎn)換成單幀圖像并記錄每幀圖像對應(yīng)的時間；
[0010]步驟四:計(jì)算每幀圖像中待測漩渦渦核離飛行器模型表面的高度位置；
[0011]步驟五:通過對高度隨時間變化的曲線的快速傅里葉變換獲得待測漩渦運(yùn)動頻率。
[0012]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便、測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1原有的漩渦運(yùn)動頻率測量方法；
[0014]圖2漩渦運(yùn)動頻率測量系統(tǒng)；
[0015]圖3漩渦運(yùn)動頻率測量步驟；
[0016]其中1、風(fēng)洞，2、飛行器模型，3、激光片光系統(tǒng)，4、示蹤粒子產(chǎn)生與投放系統(tǒng)、5、高幀頻攝像機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1
[0018]如圖2所示，一種風(fēng)洞試驗(yàn)漩渦運(yùn)動頻率測量系統(tǒng)，包括飛行器模型、激光片光系統(tǒng)、示蹤粒子產(chǎn)生與投放系統(tǒng)，本系統(tǒng)還包括幀頻500幀/秒以上、等幀頻攝錄的高幀頻攝像機(jī)，激光片光系統(tǒng)安裝在飛行器模型上方，示蹤粒子產(chǎn)生與投放系統(tǒng)安裝在飛行器模型前方，激光片光系統(tǒng)照亮飛行器模型待測量區(qū)域，示蹤粒子產(chǎn)生與投放系統(tǒng)在該區(qū)域內(nèi)布撒粒子；使用的是幀頻500幀/秒以上、等幀頻攝錄的高幀頻攝像機(jī)，記錄動態(tài)非定常漩渦運(yùn)動圖像。500幀/秒以上的幀頻是為了獲取足夠的漩渦運(yùn)動信息，等幀頻攝錄是為了使得獲取的圖像和時間序列一致。本發(fā)明僅需要調(diào)焦，因此更為簡單、操作方便。
[0019]實(shí)施例2
[0020]如圖3所示，一種風(fēng)洞試驗(yàn)漩渦運(yùn)動頻率測量系統(tǒng)，得出的一種漩渦運(yùn)動頻率測量方法，步驟如下:
[0021]步驟一:采用激光片光流動顯示試驗(yàn)的方法顯示待測漩渦運(yùn)動；
[0022]步驟一:用尚幀頻攝像機(jī)攝錄待測游禍運(yùn)動圖像；
[0023]步驟三:將錄像按照時間序列轉(zhuǎn)換成單幀圖像并記錄每幀圖像對應(yīng)的時間；
[0024]步驟四:計(jì)算每幀圖像中待測漩渦渦核離飛行器模型表面的高度位置；
[0025]步驟五:通過對高度(步驟四獲得)隨時間(步驟三獲得)變化的曲線的快速傅里葉變換(FFT)獲得待測漩渦運(yùn)動頻率。
[0026]本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)飛行器模型漩渦運(yùn)動頻率的測量，系統(tǒng)記錄的是漩渦運(yùn)動的圖像；因此本發(fā)明的測量結(jié)果更準(zhǔn)確。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)洞試驗(yàn)漩渦運(yùn)動頻率測量系統(tǒng)，包括飛行器模型、激光片光系統(tǒng)、示蹤粒子產(chǎn)生與投放系統(tǒng)，其特征在于還包括幀頻500幀/秒以上、等幀頻攝錄的高幀頻攝像機(jī)，激光片光系統(tǒng)安裝在飛行器模型上方，示蹤粒子產(chǎn)生與投放系統(tǒng)安裝在飛行器模型前方，激光片光系統(tǒng)照亮飛行器模型待測量區(qū)域，示蹤粒子產(chǎn)生與投放系統(tǒng)在該區(qū)域內(nèi)布撒粒子；使用幀頻500幀/秒以上、等幀頻攝錄的尚幀頻攝像機(jī)，記錄動態(tài)非定常游禍運(yùn)動圖像。
2.采用權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)洞試驗(yàn)漩渦運(yùn)動頻率測量系統(tǒng)，得出的一種漩渦運(yùn)動頻率測量方法，其特征在于，步驟如下: 步驟一:采用激光片光流動顯示試驗(yàn)的方法顯示待測漩渦運(yùn)動； 步驟二:用高幀頻攝像機(jī)攝錄待測漩渦運(yùn)動圖像； 步驟三:將錄像按照時間序列轉(zhuǎn)換成單幀圖像并記錄每幀圖像對應(yīng)的時間； 步驟四:計(jì)算每幀圖像中待測漩渦渦核離飛行器模型表面的高度位置； 步驟五:通過對高度隨時間變化的曲線的快速傅里葉變換獲得待測漩渦運(yùn)動頻率。
【文檔編號】G01M9/06GK104458192SQ201410765820
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】劉國政, 多勐, 李周復(fù), 張偉, 明強(qiáng), 唐敏中 申請人:中國航空工業(yè)空氣動力研究院