非定常流场具有运动速度实时变化、测量精度较低等特点,对非定常流场的动力学和运动学特性研究在导弹发射领域、高速列车动力学研究领域、水利工程领域等诸多领域都具有重要的意义。在流场测量技术中,PIV流场测量技术具有非接触式测量、全场测量和高精度的特点,成为非定常流场测量的重要研究手段。本文主要面向非定常流场精确测量,提出了流场测量实时调整机理,并基于该测量机理研制了一套超高速实时视觉系统。具体研究工作如下:(1)针对非定常流场速度实时变化的特性,提出了一种实时调整帧间间隔的流场测量机理。实时调整是指根据当前采集到的流场图像,实时计算出此时流场速度,并根据当前时刻速度预测下一时刻速度,实时调整流场图像的采集时间间隔;(2)研制了一套基于分光跨帧技术的超高速图像采集单元。该采集单元选用两个科学CMOS传感器作为感光器件,选用FPGA作为处理器,能够实现两个传感器的分时触发采集。分光跨帧技术使采集单元摆脱了传感器本身速度限制,从而实现更低的图像采集帧间间隔,且最高可在100万像素分辨率下达1000fps采集速度;(3)研制了一套基于分布式处理器架构的超高速图像处理单元。该处理单元组建了基于交换芯片的SRIO数据通信网络,通过SRIO数据交换网络,多个处理器可以实现复杂算法的任务分配和高速数据通信,实现了流场数据的实时处理和存储,为实时调整机理的实现提供了处理性能支持;(4)超高速图像采集单元和超高速图像处理单元组成了超高速实时视觉系统,进行系统测试,系统可实现20Hz流场图像的实时采集和处理。进行非定常流场实验,测量结果验证了超高速实时视觉系统和实时调整机理在非定常流场测量中的有效性和实用性。