技术特征：
1.一种基于高速摄影系统的冲击波超压场测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：拍摄冲击波超压测试视频，获取完整的冲击波传播画面，获取的图像中，图像坐标系的横坐标平行于地平线，纵坐标为高度方向；步骤2：提取冲击波波阵面：步骤2.1：在高速摄像系统采集到的冲击波传播图像中，选择冲击波波阵面与爆炸所产生的火球烟雾完全分离的图像作为处理图像；步骤2.2：将所述处理图像转化为灰度图像；步骤2.3：采用边缘检测方法对灰度图像进行边缘检测提取，得到边缘图像；步骤2.4：通过采用后一帧边缘图像减去前一帧边缘图像的方式消除背景边缘信息；步骤2.5：根据冲击波波阵面边缘在外侧，火球及烟雾边缘在内侧的原理，对经过步骤2.4处理后的边缘图像进行有效边缘提取，得到冲击波有效波阵面边缘曲线；有效波阵面边缘曲线在该图像的图像矩阵中数据值为1，图像矩阵中的其他像素点数据值置0；步骤3：确定冲击波波阵面时间
‑
距离序列：选取冲击波传播方向线：利用图像中已知的爆心坐标(x0,y0)，并根据边缘检测结果中冲击波波阵面传播趋势，选定远端像素坐标(x
n
,y
n
)，该点坐标选定满足条件：连接爆心与该点所确定的直线，与冲击波传播过程中的波阵面均相交；该直线方程表达式为：表示为：ax+by+c＝0其中：b＝
‑
1对于该图像所对应的经过步骤2处理得到的图像矩阵，提取该矩阵中所有数值为1的像素坐标，形成冲击波波阵面序列(x
′
i
,y
′
i
)，并计算冲击波波阵面序列中各像素点到冲击波传播方向线的距离：得到该图像中，冲击波波阵面与冲击波传播方向线相交像素点坐标为min(d
i
)对应的坐标(x
′
i
,y
′
i
)；进一步得到该图像中，冲击波波阵面与冲击波传播方向线相交像素点同爆心的实际距离为对含有冲击波波阵面的图像均进行上述处理，其中选择的远端像素坐标(x
n
,y
n
)是相同的，得到时间
‑
距离序列[(t
j
,l
j
)|j＝1,2
…
]；
对时间
‑
距离序列逐个进行判断，当满足条件l
j
＜l
j+1
，则认为第j个点是冲击波波阵面上的有效点，直至不满足条件l
j
＜l
j+1
，则得到之前的有效的时间
‑
距离序列为：[(t
j
,l
j
)|j＝1...k]，其中k表示有效图片数量，t
j
为对应图片j的相对时间，l
j
为图片j中冲击波波阵面与爆心的实际距离；步骤4：确定冲击波波阵面距离
‑
速度序列：对步骤3得到的有效的时间
‑
距离序列进行差分计算可得到冲击波的速度序列，进而得到对应的冲击波波阵面距离
‑
速度序列；步骤5：确定冲击波波阵面距离
‑
超压值序列：根据波阵面压力变化公式得到冲击波波阵面速度
‑
超压值序列，进而得到冲击波波阵面距离
‑
超压值序列，其中m
s
表示冲击波相对于波前气流运动的马赫数，根据公式确定，p为峰前超压值，k为波前和波后空气比热比，d为波前介质本身速度，v为冲击波波阵面运动速度，c为测试环境温度下的空气中的声速，p0为测试环境大气压；步骤6、确定冲击波超压场特性：将得到的冲击波波阵面距离
‑
超压值序列代入萨道夫斯基经验公式，解算萨道夫斯基经验公式系数，从而得到冲击波超压场特性公式。2.根据权利要求1所述一种基于高速摄影系统的冲击波超压场测量方法，其特征在于：在进行冲击波超压测试前，根据产品装药量，通过萨道夫斯基经验公式和火球经验公式，计算冲击波传播范围以及火球直径；依据计算结果，将高速摄影系统架设在距离产品一定距离处，并调整高速摄影系统水平及视野，确保高速摄影系统可以获取完整的冲击波传播画面。3.根据权利要求1所述一种基于高速摄影系统的冲击波超压场测量方法，其特征在于：距离转换系数其中l为在产品同一竖直平面内设立的两个标杆之间的实际距离，l1为图像中两个标杆间的距离l1；所述竖直平面垂直于高速摄影系统的光轴。4.根据权利要求1所述一种基于高速摄影系统的冲击波超压场测量方法，其特征在于：高速摄影系统的拍摄帧率不小于5000帧，像素不小于1280*800。5.根据权利要求1所述一种基于高速摄影系统的冲击波超压场测量方法，其特征在于：步骤2.3中，边缘检测方法采用canny边缘检测方法。6.根据权利要求1所述一种基于高速摄影系统的冲击波超压场测量方法，其特征在于：步骤2.5中，得到外侧冲击波波阵面边缘的数据点，形成有效波阵面边缘曲线的过程为：确定图像中冲击波波阵面纵坐标的最小值y
min
和最大值y
max
；在纵坐标[y
min
，y
max
]范围里，对于每个纵坐标点，均在水平方向从图像一侧向另一侧找到该水平线上第一个像素值为1的数据点并保存，从而得到冲击波一侧的有效波阵面边缘曲线。7.根据权利要求1所述一种基于高速摄影系统的冲击波超压场测量方法，其特征在于：步骤6中，萨道夫斯基经验公式的泰勒展开表达式为：
式中w为冲击波的tnt当量，将得到的冲击波波阵面距离
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超压值序列代入公式，通过最小二乘拟合，得到系数a1、a2、a3，从而得到冲击波超压场特性公式。
技术总结
本发明提出一种基于高速摄影系统的冲击波超压场测量方法，实现了将高速摄影系统采集到的冲击波波阵面转换成了可进行数值计算的数值问题，并通过边缘检测、提取和数据筛选算法提取到了有效波阵面时间
技术研发人员：张颖 刘晓宇 杨建宏 常庆 王正军 康怡然 赵继红 熊云
受保护的技术使用者：西安航天动力测控技术研究所
技术研发日：2021.06.29
技术公布日：2021/10/18