【摘 要】
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基于CCD或CMOS的数字相机是现代光测力学实验中的关键采集设备。近期的研究发现,数字相机机身的温度在使用中由于自发热和环境温度变化等原因会发生改变,数字相机温度的
【机 构】
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北京理工大学,宇航学院力学系,北京,100081中国航天科工集团第二研究院201所,北京,100854
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基于CCD或CMOS的数字相机是现代光测力学实验中的关键采集设备。近期的研究发现,数字相机机身的温度在使用中由于自发热和环境温度变化等原因会发生改变,数字相机温度的升高会导致采集的图像发生微小的膨胀。用图像分析的方法,如数字图像相关(DIC)或光学引伸计等方法来测量时,这种图像膨胀会导致应变测量误差。如对于一般的数字相机,用数字图像相关(DIC)方法测量时,温度每升高1度,导致的应变测量误差可达10~15微应变。在相机自发热过程中,总的升温可达10℃,导致的应变测量误差会非常大。对于户外的长期监测,由于更大的温差,这种由温度引起的应变误差将会更大。对于条纹类测量方法,如电子散斑干涉、投影条纹等,图像的膨胀会引起条纹的"伪移动",测量误差同样存在。因此,在持续较长时间的光测力学实验中,用数字相机作为图像采集设备时,其结果需经过温度补偿。文章提出了两种误差补偿的思路:一种是通过记录实验过程中相机温度的数据,结合误差系数(定义为数字相机温度变化单位摄氏度时图像膨胀量,每个相机均不相同,需提前进行标定)对结果进行校正;另外一种是在被测试件一侧放置一个与其尺寸和材料完全相同的"补偿试件"。实验过程中"补偿试件"不进行加载,实验结束后将被测试件与"补偿试件"的测量结果相减,消除温度对测量造成的影响。文章通过低碳钢压缩实验对上述两种思路进行验证,证明了校正方法的有效性。
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