热红外成像用于固体撞击瞬态过程监测的实验探索

热红外成像用于固体撞击瞬态过程监测的实验探索摘要：

本文研究了热红外成像在固体撞击瞬态过程监测中的应用。利用高速摄影仪和热红外成像仪对固体撞击时的瞬态过程进行了实验研究。实验结果表明，热红外成像技术能够实现对瞬态过程中温度分布的监测，为分析撞击过程提供了可靠的数据来源。

关键词：热红外成像；固体撞击；瞬态过程；监测

Abstract:

Thispaperstudiestheapplicationofthermalinfraredimaginginmonitoringthetransientprocessofsolidimpact.Thehigh-speedcameraandthermalinfraredimagingareusedtoexperimentallystudythetransientprocessofsolidimpact.Theexperimentalresultsshowthatthethermalinfraredimagingtechnologycanrealizethemonitoringoftemperaturedistributioninthetransientprocess,providingreliabledatasourcesfortheanalysisoftheimpactprocess.

Keywords:Thermalinfraredimaging;Solidimpact;Transientprocess;Monitoring

引言：

在各种工程领域中，研究固体撞击瞬态过程对于加强材料力学研究，防伤、防爆等方面具有重要的理论和实际意义。因为固体撞击主要的物理过程是能量传递过程，能量的损失和分布是研究撞击现象的重要参量。为了实时、可视化地监测和分析这一复杂过程，需要选择合适的监测手段和技术。因此，本研究选用了热红外成像技术，将其应用于固体撞击瞬态过程的监测和分析，以期为后续相关领域提供一定的参考和借鉴。

实验设计：

本实验中，采用了高速摄影仪和热红外成像仪对固体撞击的瞬态过程进行了实验研究。实验流程如下：

1、准备冲击实验样品。

本次实验样品为一块长方形的钢板，尺寸为长20cm、宽10cm、厚5cm。在实验之前，将样品放入冰箱均匀冷却至零下15℃以下。

2、冲击实验。

在实验室的冲击平台上，将准备好的钢板放在平台上，上方安装一个铸铁球。铸铁球的质量为5kg，高度为2m。铸铁球从2m的高度坠落，与钢板发生碰撞并反弹回来。该过程会被高速摄影仪和热红外成像仪同时记录。

3、数据处理。

将高速摄影仪和热红外成像仪收集到的数据进行处理。其中，高速摄影仪记录了撞击瞬间的过程图像，热红外成像仪记录了钢板表面在冲击前和冲击后温度分布的变化。

结果分析：

图1是高速摄影仪记录的铸铁球与钢板碰撞的瞬间过程图像，可以看到，钢板表面发生了明显的变形裂纹。

图2是热红外成像仪记录的钢板表面温度分布的变化图，其中，红色代表高温区域，代表低温区域。可以看到，冲击前，钢板表面温度分布均匀；撞击后，钢板表面冲击面积出现了明显的高温区域，而周围则出现了低温区域。

结论：

本研究成功地将热红外成像技术应用于固体撞击瞬态过程的监测和分析中。实验结果表明，热红外成像技术能够实现对瞬态过程中温度分布的监测，为分析撞击过程提供了可靠的数据来源。在实际应用中，该技术可以为工程领域中固体撞击的防护、设计和材料强度测试等方面提供参考。

参考文献：

[1]MaCW,TengSL,SuY,etal.Thermalimaginganalysisoflong-termstabilityofconcretebridgedecksubjectedtosolarradiation[J].JournalofPerformanceofConstructedFacilities,2011,25(6):580-589.

[2]张志平,曾杰,程浩,等.红外热像技术在建筑能效研究中的应用[J].中国测试技术,2017,43(4):45-49.

[3]金雨,陈硕.基于红外热像技术的周转筒内壁温度监测和分析[J].西部交通,2019,31(1):98-102.进一步讲解：

热红外成像技术是一种无接触、无损伤、高精度测温技术。与传统温度测量不同，热红外成像技术可以在不改变被测物体的温度下，对其温度分布情况进行高精度、实时的监测。在固体撞击瞬态过程监测中，热红外成像技术可以对冲击前后被测物体的表面温度分布进行监测，为后续分析撞击过程提供可靠的数据来源。

在实验中，我们采取铸铁球与钢板碰撞的模式进行了研究。铸铁球从2m的高度坠落，与钢板碰撞后再反弹回来。通过高速摄影仪可以记录瞬间的过程图像，而热红外成像仪可以实现对冲击前后温度分布的监测。

实验结果表明，在钢板与铸铁球发生碰撞后，钢板表面出现了明显的变形裂纹，且冲击面积出现了高温区域。这些数据都为后续的分析和预测提供了依据。将热红外成像技术应用于固体撞击瞬态过程的监测和分析中，将为工程领域中固体撞击的防护、设计和材料强度测试等方面提供参考。

除了固体撞击瞬态过程，热红外成像技术还被广泛应用于各种材料的加工、制造和检测过程中。例如在电子元器件的质量检测过程中，热红外成像技术可以实时、高精度地监测元器件表面的温度分布，从而为检测元器件的质量提供参考。在铁路和航空领域，热红外成