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专利名称：一种基于数字散斑相关方法的动态固体力学实验系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光测力学实验系统，尤其一种动态固体力学实验系统。
背景技术：
数字散斑相关方法是20世纪80年代出现的一种非接触光测力学实验技术，在过去的 20多年中这一技术得到了迅速的发展和广泛的应用。其基本原理是，用摄像系统记录物体 在初始时刻的图像和当前时刻的图像，通过数字散斑相关方法的软件处理系统，衡量初始 时刻图像与当前时刻图像的匹配程度，确定物体在这两个时刻对应的几何点，即可以得到 当前时刻的全场位移。
目前，由于在同步协调技术，以及保证外部光照均匀、稳定、充足等技术环节，相关 的技术条件并不成熟完备，使得将数字散斑相关方法的应用被局限在静态、准静态固体力 学实验中，在冲击、爆炸等动态固体力学实验领域中的应用受到很大的限制。

实用新型内容
为了突破将数字散斑相关方法应用到冲击、爆炸等动态固体力学实验领域中的种种限 制，本实用新型提出了一整套新的实验系统，解决了将数字散斑相关方法应用到动态固体 力学实验领域时所遇到的同步协同技术环节，以及均匀、稳定、充足的照明技术环节所面 临的困难。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是
一种基于数字散斑相关方法的动态固体力学实验系统，包括实验物体、载荷发生器、 数字高速摄像机，其特征在于，还包括至少两个照明光源、 一数字延时同步机，所述实验 物体连接载荷发生器，所述数字延时同步机输出两路信号， 一路连接载荷发生器； 一路连 接数字摄像机，所述照明光源成角度照在实验物体上。
将数字延时同步机(比如DS310型数字延时同步机)引入到实验系统中来解决动态力 学实验中的同步协同问题。将数字延时同步机多路输出信号中的两路， 一路连接载荷发生 器(比如说雷管起爆器，以及一切可以以标准TTL电平作为触发信号的载荷发生装置)的 触发装置； 一路连接数字高速摄像机(CCD)的触发装置。如果通过数字高速摄像机捕捉的过程在载荷发生器被触发的同时就发生，则通过数字延时同步机将这两路输出信号之间 的输出时间差调节为零，使得高速摄影机与载荷发生器之间严格的同步。如果通过数字高 速摄像机捕捉的过程在载荷发生器被触发一段时间后才开始，则需准确预估这一段时间的 具体长短，然后通过调节数字延时同步机的设置，将连接到数字高速摄像机的这一路输出 信号相对于连接到载荷发生器的这一路输出信号"滞后"所需的时间，实现数字高速摄像 机与载荷发生器之间协调同步。
将数字散斑相关方法应用于动态固体力学实验，对照明光源有两个具体要求， 一个是 光照必须均匀、恒定； 一个是光照必须足够充足，而且数字高速摄像机工作时获得每一幅 图片的曝光时间越短，所需要的光照越强。解决方案是，使用两个以上的大功率(一般需 要1KW以上)专业摄影照明灯，从不同的角度照射待拍摄物体，从而提供无阴影且光照充 足，稳定、均匀的外部照明。
本实用新型的有益效果是拓展了数字散斑相关方法的应用领域，将数字散斑相关方 法应用到冲击、爆炸等动态固体力学实验领域。


图l是本实用新型的实验系统示意图2是运用本实用新型获得的水泥砂浆板在两发雷管同时爆炸时28us时刻沿竖直方 向的位移场分布示意图3是运用本实用新型获得的水泥砂浆板在两发雷管同时爆炸时56us时刻沿竖直方 向的位移场分布示意图中，1.数字高速摄像机(CCD) 2.照明光源3.被拍摄物体4.雷管5.雷管起爆器， 6.总触发按钮7.数字延时同步机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述
在图1中，按照实验系统示意图连接实验系统，本具体实施例中实验所用的物体即被 拍摄物体(3)为水泥砂浆板，把圆柱形的雷管(4)用胶将一个圆柱形底面紧贴水泥砂浆 板粘贴固定，保证沿着圆柱形轴线方向的射流与水泥砂浆板面垂直(雷管具体用几个是根 据实际情况的具体需要而定，在本实施例中，用了两个)。雷管起爆器(5)与数字延时同 步机(7)通过标准信号线连接，从数字延时同步机的一路输出信号连接到雷管起爆器的
4输入端，实现用同步机触发雷管。
做好实验准备后，按动总触发按钮(6)开始实验，此时数字延时同步机(7)输出两 路触发信号， 一路通过触发雷管起爆器(5)引起两发雷管(4)的同时爆炸， 一路触发实 用新型(1)，使得实用新型在雷管爆炸的同时，同步协同工作，记录下被拍摄物体(3) 在两发雷管同时爆炸时的动态破坏过程。在整个实验过程中，通过两个照明光源(2)(本 具体实施例中采用了2个1KW的专业摄影照明灯)从不同的角度(最佳角度取为45度)照 射被拍摄物体(3)，从而提供光照强度充足并且均匀、稳定、没有阴影区域的外部照明。 高速摄像机获得的图像经过数字散斑相关方法的软件处理系统进行处理分析，可以得到如 图2和图3所示的实验结果，其中图2为28us时刻/方向位移场分布，图3为56us时刻y方向 位移场分布。
上述说明使用了一个爆炸载荷做例子，来说明此类实验中如何通过数字延时同步机以 及相关系统解决掉同步协同的问题，无论是冲击还是爆炸，只要使用的载荷发生装置能够 被TTL标准电平触发，均在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种基于数字散斑相关方法的动态固体力学实验系统，包括实验物体、载荷发生器、数字高速摄像机，其特征在于，还包括至少两个照明光源、一数字延时同步机，所述实验物体连接载荷发生器，所述数字延时同步机输出两路信号，一路连接载荷发生器；一路连接数字摄像机，所述照明光源成角度照在实验物体上。
2、 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数字延时同步机输出两路信号的时 间差为0。
3、 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述载荷发生器为雷管起爆器。
4、 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述照明光源为专业摄影照明灯。
5、 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述照明光源功率1KW以上。
6、 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述照明光源之间成45度角。
专利摘要本实用新型公开了一种基于数字散斑相关方法的动态固体力学实验系统，属于动态固体力学实验领域，该系统包括实验物体、载荷发生器、数字高速摄像机，其特征在于，还包括至少两个照明光源、一数字延时同步机，所述实验物体连接载荷发生器，所述数字延时同步机输出两路信号，一路连接载荷发生器；一路连接数字摄像机，所述照明光源成角度照在实验物体上。该实验系统将数字散斑相关方法应用到冲击、爆炸等动态固体力学实验领域。
文档编号G01B11/02GK201266077SQ20082010860
公开日2009年7月1日 申请日期2008年6月10日 优先权日2008年6月10日
发明者刘凯欣, 姚学峰, 李旭东 申请人:北京大学