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光测力学热致系统误差的形成机理及校正 周士潮，马沁巍，马少鹏* （北京理工大学，宇航学院力学系，北京，100081） Email: masp@bit.edu.cn 引言 近期研究表明，成像系统温度改变会导致其采集到的图像发生变形[1,2]，从而引起光测力学方法产生测量误差（如图1所示）。因此需深入研究热致误差形成机理，同时发展相应的校正方法。 图3. 误差校正原理及实验布置示意：(a) 自补偿法，(b) 试件补偿法 (a) (b) 图1. 温度变化导致的图像变形：(a) 像素漂移[1]，(b) 应变误差[2] (a) (b) 图4. 两种校正方法效果：(a) 自补偿法，(b) 试件补偿法 (a) (b) 光测力学热致误差形成机理 热致误差形成机理为：相机自发热与环境温度的共同作用引起成像系统各器件热变形，使成像光路改变，导致图像发生变形，形成光测方法的热致误差。基于对上述过程进行的热传递分析和热致成像光路变化分析，可以建立环境温度与图像热致误差之间的关系模型[3]。 (a) (b) 图2. 误差机理示意：(a) 成像器件热致变形示意，(b) 成像光路改变示意 结论 成像系统温度变化会导致采集到的图像发生变形，进而导致光测力学方法测量误差。文章指出成像器件热变形是导致图像热致误差的直接原因，基于对此物理过程的分析可以建立表征环境温度与热致误差关系的数学模型。发展的“自补偿法”和“试件补偿法”两种误差校正方法可以有效消除光测力学中的热致测量误差。 光测力学热致误差校正方法 基于图像热致变形形成机理，发展光测力学应变测量误差的补偿和校正方法：“自补偿法”和“试件补偿法”（原理如图3所示）。 “自补偿法”：在实验过程中记录环境温度数据，根据误差模型计算热致误差，基于此对实验结果进行校正。 “试件补偿法”：在被测试件旁放置一个不受载补偿试件，实验过程中同时拍摄两个试件，补偿试件的测量结果即为热致误差，基于此对实验结果进行校正。 致谢 本研究由国家自然科学基金（No. 11402023 & No. 11772053）资助。 参考文献 [1] Handel et al., ACCV 4844, 2007, 258-268. [2] Ma et al., Meas. Sci. Technol., 2012, 23(2): 025403. [3] Zhou et al., Opt. Express. （投稿中） 文章编号：ZT(C)X-XXX