高速风洞试验中的视频测量技术进展

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1、第２９卷第２期实验流体力学Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．２２０１５年４月犑狅狌狉狀犪犾狅犳犈狓狆犲狉犻犿犲狀狋狊犻狀犉犾狌犻犱犕犲犮犺犪狀犻犮狊Ａｐｒ．，２０１５文章编号：１６７２９８９７（２０１５）０２０００１０７犱狅犻：１０．１１７２９／ｓｙｌｔｌｘ２０１４００７０高速风洞试验中的视频测量技术进展张征宇，黄叙辉，尹疆，周润，高峰，李多（中国空气动力研究与发展中心，四川绵阳６２１０００）摘要：视频测量（Ｖｉｄｅｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ）技术因其对试验模型设计无特殊要求，受到国内

2、外风洞试验机构的青睐。本文在介绍视频测量的理论基础之上，面向高速风洞试验的振动噪声环境，分析了飞行器精细化风洞试验对视频测量技术的需求，综述了大角度大重叠数字图像的外方位元素解算、标记点及其图像处理、相机标定和气动光学波前畸变场测量等技术进展。在２ｍ量级的高速风洞中，通过多个工程实例表明：视频测量的精度高，同期试验迎角视频实测数据的标准差≤０．００７５°；同期动态变形实测数据的标准不确定度为５．２３２±０．０８２ｍｍ；为气动光学效应的研究与测量提供了新途径，其光路简单、无需使用价格昂贵的相干光源。关键词：视频测量；模型变形；姿态角；气动光学；高速风洞中图分类号：Ｏ４３２．２

3、文献标识码：Ａ犘狉狅犵狉犲狊狊狅犳狏犻犱犲狅犵狉犪犿犿犲狋狉犻犮犿犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋狋犲犮犺狀犻狇狌犲狊犳狅狉犺犻犵犺狊狆犲犲犱狑犻狀犱狋狌狀狀犲犾狋犲狊狋ＺｈａｎｇＺｈｅｎｇｙｕ，ＨｕａｎｇＸｕｈｕｉ，ＹｉｎＪｉａｎｇ，ＺｈｏｕＲｕｎ，ＧａｏＦｅｎｇ，ＬｉＤｕｏ（ＣｈｉｎａＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒ，ＭｉａｎｙａｎｇＳｉｃｈｕａｎ６２１０００）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｖｉｄｅｏｇｒａｍｍｅｔｒｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｏｒｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｂｅｃａｕｓ

4、ｅｉｔｈａｓｎｏｓｐｅｃｉａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｔｅｓｔｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓｏｆｔｈｅｖｉｄｅｏｇｒａｍｎｅｔｒｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｅｘｔｅｒｉｏｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｂｉｇａｎｇｌｅｌａｒｇｅｏｖｅｒｌａｐ，ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｏｒｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｍａｒｋｅｄｐｏｉｎｔ，ｔｈ

5、ｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃａｍｅｒａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｗａｖｅｆｒｏｎｔｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｇｒｅａｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆｖｉｄｅｏｇｒａｍｍｅｔｒｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎ２ｍｓｉｚｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔａｒｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｂｙｓｅｖｅｒａｌｐｒａｃｔｉｃａｌｃａｓｅｓ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅｖｉｄｅｏｇｒａｍｍｅｔｒｙｉｓｈｉｇｈ，ｔｈａｔｉｓ，ｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆａｎｇｌｅｏｆａｔｔａｃｋｉｓｅｑ

6、ｕａｌｔｏｏｒｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎ０．００７５°；ｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｏｆｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｄａｔａｉｓ５．２３２±０．０８２ｍｍ；ｖｉｄｅｏｇｒａｍｍｅｔｒｙｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗｗａｙｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｎｄｍｅａｓｕｒｅａｅｒｏｏｐｔｉｃｅｆｆｅｃｔｓ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｄｏｅｓｎｏｔｒｅｑｕｉｒｅｅｘｐｅｎｓｉｖｅｃｏｈｅｒｅｎｔｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｖｉｄｅｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ；ｍｏｄｅｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ａｔｔｉｔｕｄｅ；ａｅｒｏｏｐｔｉｃｓ；ｈｉｇｈｓｐ

7、ｅｅｄｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌ［１２１５］应。０引言［１１１］风洞试验中的视频测量技术是利用光学成由于现代飞行器的精益设计对风洞试验数据的像技术无干扰测量试验模型在气动载荷下的姿态和精准度要求越来越高，亟需基于视频测量的弹性角修变形量，实现弹性角修正与模型变形的影响修正，另正技术与模型变形影响修正技术，修正风洞试验中因一方面，将光束偏折位移场测量值转化为光束从摄影模型及其支撑机构弹性变形所致的气动力测量误中心出发穿过扰流区到人工点的光程差，定量试验模［１１１］差。超声速巡航弹、超高速反舰导弹等型号的红型绕流导致的