熱紅外成像用于固體撞擊瞬態(tài)過程監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)探索

熱紅外成像用于固體撞擊瞬態(tài)過程監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)探索摘要：

本文研究了熱紅外成像在固體撞擊瞬態(tài)過程監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。利用高速攝影儀和熱紅外成像儀對(duì)固體撞擊時(shí)的瞬態(tài)過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熱紅外成像技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)瞬態(tài)過程中溫度分布的監(jiān)測(cè)，為分析撞擊過程提供了可靠的數(shù)據(jù)來源。

關(guān)鍵詞：熱紅外成像；固體撞擊；瞬態(tài)過程；監(jiān)測(cè)

Abstract:

Thispaperstudiestheapplicationofthermalinfraredimaginginmonitoringthetransientprocessofsolidimpact.Thehigh-speedcameraandthermalinfraredimagingareusedtoexperimentallystudythetransientprocessofsolidimpact.Theexperimentalresultsshowthatthethermalinfraredimagingtechnologycanrealizethemonitoringoftemperaturedistributioninthetransientprocess,providingreliabledatasourcesfortheanalysisoftheimpactprocess.

Keywords:Thermalinfraredimaging;Solidimpact;Transientprocess;Monitoring

引言：

在各種工程領(lǐng)域中，研究固體撞擊瞬態(tài)過程對(duì)于加強(qiáng)材料力學(xué)研究，防傷、防爆等方面具有重要的理論和實(shí)際意義。因?yàn)楣腆w撞擊主要的物理過程是能量傳遞過程，能量的損失和分布是研究撞擊現(xiàn)象的重要參量。為了實(shí)時(shí)、可視化地監(jiān)測(cè)和分析這一復(fù)雜過程，需要選擇合適的監(jiān)測(cè)手段和技術(shù)。因此，本研究選用了熱紅外成像技術(shù)，將其應(yīng)用于固體撞擊瞬態(tài)過程的監(jiān)測(cè)和分析，以期為后續(xù)相關(guān)領(lǐng)域提供一定的參考和借鑒。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

本實(shí)驗(yàn)中，采用了高速攝影儀和熱紅外成像儀對(duì)固體撞擊的瞬態(tài)過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)流程如下：

1、準(zhǔn)備沖擊實(shí)驗(yàn)樣品。

本次實(shí)驗(yàn)樣品為一塊長方形的鋼板，尺寸為長20cm、寬10cm、厚5cm。在實(shí)驗(yàn)之前，將樣品放入冰箱均勻冷卻至零下15℃以下。

2、沖擊實(shí)驗(yàn)。

在實(shí)驗(yàn)室的沖擊平臺(tái)上，將準(zhǔn)備好的鋼板放在平臺(tái)上，上方安裝一個(gè)鑄鐵球。鑄鐵球的質(zhì)量為5kg，高度為2m。鑄鐵球從2m的高度墜落，與鋼板發(fā)生碰撞并反彈回來。該過程會(huì)被高速攝影儀和熱紅外成像儀同時(shí)記錄。

3、數(shù)據(jù)處理。

將高速攝影儀和熱紅外成像儀收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。其中，高速攝影儀記錄了撞擊瞬間的過程圖像，熱紅外成像儀記錄了鋼板表面在沖擊前和沖擊后溫度分布的變化。

結(jié)果分析：

圖1是高速攝影儀記錄的鑄鐵球與鋼板碰撞的瞬間過程圖像，可以看到，鋼板表面發(fā)生了明顯的變形裂紋。

圖2是熱紅外成像儀記錄的鋼板表面溫度分布的變化圖，其中，紅色代表高溫區(qū)域，代表低溫區(qū)域?？梢钥吹?，沖擊前，鋼板表面溫度分布均勻；撞擊后，鋼板表面沖擊面積出現(xiàn)了明顯的高溫區(qū)域，而周圍則出現(xiàn)了低溫區(qū)域。

結(jié)論：

本研究成功地將熱紅外成像技術(shù)應(yīng)用于固體撞擊瞬態(tài)過程的監(jiān)測(cè)和分析中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熱紅外成像技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)瞬態(tài)過程中溫度分布的監(jiān)測(cè)，為分析撞擊過程提供了可靠的數(shù)據(jù)來源。在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)可以為工程領(lǐng)域中固體撞擊的防護(hù)、設(shè)計(jì)和材料強(qiáng)度測(cè)試等方面提供參考。

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熱紅外成像技術(shù)是一種無接觸、無損傷、高精度測(cè)溫技術(shù)。與傳統(tǒng)溫度測(cè)量不同，熱紅外成像技術(shù)可以在不改變被測(cè)物體的溫度下，對(duì)其溫度分布情況進(jìn)行高精度、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。在固體撞擊瞬態(tài)過程監(jiān)測(cè)中，熱紅外成像技術(shù)可以對(duì)沖擊前后被測(cè)物體的表面溫度分布進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為后續(xù)分析撞擊過程提供可靠的數(shù)據(jù)來源。

在實(shí)驗(yàn)中，我們采取鑄鐵球與鋼板碰撞的模式進(jìn)行了研究。鑄鐵球從2m的高度墜落，與鋼板碰撞后再反彈回來。通過高速攝影儀可以記錄瞬間的過程圖像，而熱紅外成像儀可以實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊前后溫度分布的監(jiān)測(cè)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在鋼板與鑄鐵球發(fā)生碰撞后，鋼板表面出現(xiàn)了明顯的變形裂紋，且沖擊面積出現(xiàn)了高溫區(qū)域。這些數(shù)據(jù)都為后續(xù)的分析和預(yù)測(cè)提供了依據(jù)。將熱紅外成像技術(shù)應(yīng)用于固體撞擊瞬態(tài)過程的監(jiān)測(cè)和分析中，將為工程領(lǐng)域中固體撞擊的防護(hù)、設(shè)計(jì)和材料強(qiáng)度測(cè)試等方面提供參考。

除了固體撞擊瞬態(tài)過程，熱紅外成像技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于各種材料的加工、制造和檢測(cè)過程中。例如在電子元器件的質(zhì)量檢測(cè)過程中，熱紅外成像技術(shù)可以實(shí)時(shí)、高精度地監(jiān)測(cè)元器件表面的溫度分布，從而為檢測(cè)元器件的質(zhì)量提供參考。在鐵路和航空領(lǐng)域，熱紅外成