标定观测角和光线照射角与热色液晶显色对应关系的装置

摘要

一种标定观测角和光线照射角与热色液晶显色对应关系的装置。其包括α角量角器、轨道、平行光源、计算机、温度采集卡、视频采集卡、热电偶、摄像机、加热电源、铜质球壳和加热膜；本发明效果：在进行热色液晶测温标定实验时，可以同时测量出试件温度、光线照射角、观测角三个变量处于某一值时热色液晶所显示的颜色。可消除之前利用平板式热色液晶标定装置，测量表面是复杂曲面(表面的每一个点所对应的光线照射角、观测角均不同)的试件温度时存在的误差。可通过本装置得到涵盖温度、光线照射角、观测角三个影响因素的热色液晶显色图像库，从而利用热色液晶进行准确测温。

说明书

技术领域

本发明属于热色液晶(胆甾相液晶)测温技术领域，尤其是涉及一种标定观测角和光线照射角与热色液晶显色对应关系的装置。

背景技术

热色液晶是一种温度场的显色材料，多用于测量物体的温度。在使用热色液晶测温之前需要标定颜色与温度的对应关系。热色液晶的颜色由其反射光的波长决定，反射光的波长与热色液晶分子旋向的螺距、光线照射角和光谱范围以及相对观察的位置等因素有关。当光线照射角和观测角固定时，颜色将只随温度的变化而改变。热色液晶测温的关键就在于将热色液晶显示的颜色用一定的量化信息表达出来，即在使用热色液晶测温之前，应先对热色液晶进行温度标定。传统的温度标定装置是平板式的，只能固定光线照射角和观测角，无法确定这两个角度值对热色液晶显色的影响。对于一些简单的平面测量试件可以不考虑这两个角度值的影响。但是有些测量试件的表面是复杂曲面，比如航空发动机的涡轮叶片，叶片表面上每一个点相对于光源和观测摄像机来说它的光线照射角和观测角都是不同的，所以必须考虑这两个角度值的影响，在这种情况下，如果采用传统的平板式标定装置就会产生一定的误差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种标定观测角和光线照射角与热色液晶显色对应关系的装置，它能够同时测量出温度、光线照射角、观测角三个变量处于某一值时热色液晶所显示的颜色。

为了达到上述目的，本发明提供的标定观测角和光线照射角与热色液晶显色对应关系的装置包括α角量角器、轨道、平行光源、计算机、温度采集卡、视频采集卡、热电偶、摄像机、加热电源、铜质球壳和加热膜；其中铜质球壳的球心设置在由X轴和Y轴构成的直角坐标系的0点处，表面喷涂有热色液晶；加热膜设在铜质球壳的内部，并与加热电源相连；热电偶安装在加热膜上，并且通过温度采集卡与计算机电连接；摄像机设置在X轴上，通过视频采集卡与计算机电连接，并且镜头朝向铜质球壳；轨道为四分之一圆弧状，设在铜质球壳的外侧，并且位于以铜质球壳的中心为圆心的第一象限内；α角量角器安装在轨道的前端面上；平行光源的上端以滑动的方式安装在轨道的底面上，其发出的平行光始终照射在铜质球壳上。

所述的摄像机为CCD摄像机。

本发明提供的标定观测角和光线照射角与热色液晶显色对应关系的装置具有如下有益效果：

(1)本发明在进行热色液晶测温标定实验时，可以同时测量出试件温度、光线照射角、观测角三个变量处于某一值时热色液晶所显示的颜色。

(2)可以消除之前利用平板式热色液晶标定装置，测量表面是复杂曲面(表面的每一个点所对应的光线照射角、观测角均不同)的试件温度时存在的误差。

(3)可以通过本装置得到涵盖温度、光线照射角、观测角三个影响因素的热色液晶显色图像库，从而利用热色液晶进行准确测温。

附图说明

图1是本发明提供的标定观测角和光线照射角与热色液晶显色对应关系的装置结构示意图

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的标定观测角和光线照射角与热色液晶显色对应关系的装置包括α角量角器1、轨道2、平行光源3、计算机4、温度采集卡5、视频采集卡6、热电偶7、摄像机8、加热电源13、铜质球壳14和加热膜15；其中铜质球壳14的球心设置在由X轴9和Y轴18构成的直角坐标系的0点处，表面喷涂有热色液晶；加热膜15设在铜质球壳14的内部，并与加热电源13相连；热电偶安装在加热膜15上，并且通过温度采集卡5与计算机4电连接；摄像机8设置在X轴9上，通过视频采集卡6与计算机4电连接，并且镜头朝向铜质球壳14；轨道2为四分之一圆弧状，设在铜质球壳14的外侧，并且位于以铜质球壳14的中心为圆心的第一象限内；α角量角器1安装在轨道2的前端面上；平行光源3的上端以滑动的方式安装在轨道2的底面上，其发出的平行光始终照射在铜质球壳14上。

所述的摄像机8为CCD摄像机。

现将本发明提供的标定观测角和光线照射角与热色液晶显色对应关系的装置的工作原理阐述如下：

在使用时，首先由工作人员在铜质球壳14的表面上喷涂一层水溶性黑漆，以提高热色液晶的分辨率，再在黑漆上面喷涂热色液晶。然后打开加热电源13使加热膜15开始加热，通过调节加热电源13的电压可以调节加热膜15的温度，经过一段时间后铜质球壳14与加热膜13的温度趋于一致达到稳态。利用热电偶7测量出此时加热膜13即铜质球壳14的温度，然后传送给温度采集卡5，温度采集卡5再将此时的温度信号传送给计算机4。调节平行光源3使其在轨道2上移动到某一位置，这时α角量角器1可以测量出此时的平行光源3发出的平行光与摄像机8拍摄方向间的夹角即光线照射角α。打开平行光源3使平行光照射到铜质球壳14上，利用摄像机8采集铜质球壳14表面热色液晶在当前温度下的颜色图像，然后传送给视频采集卡6，视频采集卡6再将图像信号传送给计算机4。此时在铜质球壳14的某一待测点16上可以得出该待测点的法线方向17和切线方向10，待测点的法线方向17与摄像机8接收的平行光的夹角为观测角β，这样我们就可以得到在某一温度下，光线照射角为α，观测角为β时，热色液晶所显示的颜色。同理我们可以通过调节加热电源13的电压，在热色液晶显色温度范围内调节到不同的温度，通过轨道2在0至90度的范围内调节光线照射角α，在铜质球壳14上选取不同的观测点得到不同的观测角β，再利用计算机4进行数据的整合记录。这样我们就可以得到涵盖温度、光线照射角、观测角三个影响因素的热色液晶显色图像库，从而可利用热色液晶进行准确测温。