熱紅外成像用于固體撞擊瞬態(tài)過程監(jiān)測的實驗探索

熱紅外成像用于固體撞擊瞬態(tài)過程監(jiān)測的實驗探索摘要：

本文研究了熱紅外成像在固體撞擊瞬態(tài)過程監(jiān)測中的應用。利用高速攝影儀和熱紅外成像儀對固體撞擊時的瞬態(tài)過程進行了實驗研究。實驗結果表明，熱紅外成像技術能夠實現(xiàn)對瞬態(tài)過程中溫度分布的監(jiān)測，為分析撞擊過程提供了可靠的數(shù)據(jù)來源。

關鍵詞：熱紅外成像；固體撞擊；瞬態(tài)過程；監(jiān)測

Abstract:

Thispaperstudiestheapplicationofthermalinfraredimaginginmonitoringthetransientprocessofsolidimpact.Thehigh-speedcameraandthermalinfraredimagingareusedtoexperimentallystudythetransientprocessofsolidimpact.Theexperimentalresultsshowthatthethermalinfraredimagingtechnologycanrealizethemonitoringoftemperaturedistributioninthetransientprocess,providingreliabledatasourcesfortheanalysisoftheimpactprocess.

Keywords:Thermalinfraredimaging;Solidimpact;Transientprocess;Monitoring

引言：

在各種工程領域中，研究固體撞擊瞬態(tài)過程對于加強材料力學研究，防傷、防爆等方面具有重要的理論和實際意義。因為固體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。為了實時、可視化地監(jiān)測和分析這一復雜過程，需要選擇合適的監(jiān)測手段和技術。因此，本研究選用了熱紅外成像技術，將其應用于固體撞擊瞬態(tài)過程的監(jiān)測和分析，以期為后續(xù)相關領域提供一定的參考和借鑒。

實驗設計：

本實驗中，采用了高速攝影儀和熱紅外成像儀對固體撞擊的瞬態(tài)過程進行了實驗研究。實驗流程如下：

1、準備沖擊實驗樣品。

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

2、沖擊實驗。

在實驗室的沖擊平臺上，將準備好的鋼板放在平臺上，上方安裝一個鑄鐵球。鑄鐵球的質量為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。該過程會被高速攝影儀和熱紅外成像儀同時記錄。

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。

結論：

本研究成功地將熱紅外成像技術應用于固體撞擊瞬態(tài)過程的監(jiān)測和分析中。實驗結果表明，熱紅外成像技術能夠實現(xiàn)對瞬態(tài)過程中溫度分布的監(jiān)測，為分析撞擊過程提供了可靠的數(shù)據(jù)來源。在實際應用中，該技術可以為工程領域中固體撞擊的防護、設計和材料強度測試等方面提供參考。

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[3]金雨,陳碩.基于紅外熱像技術的周轉筒內壁溫度監(jiān)測和分析[J].西部交通,2019,31(1):98-102.進一步講解：

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

在實驗中，我們采取鑄鐵球與鋼板碰撞的模式進行了研究。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現(xiàn)對沖擊前后溫度分布的監(jiān)測。

實驗結果表明，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)的分析和預測提供了依據(jù)。將熱紅外成像技術應用于固體撞擊瞬態(tài)過程的監(jiān)測和分析中，將為工程領域中固體撞擊的防護、設計和材料強度測試等方面提供參考。

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