CN112304493B - 一种基于ccd相机的光学压敏涂料幅频特性检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于CCD相机的光学压敏涂料幅频特性检测方法，包括：信号发生器连接激光光源的外触发接口，对激光光源的工作状态进行控制；同时，信号发生器连接CCD相机的外触发接口，对CCD相机的工作状态进行控制，当正弦压力驻波频率为f1时，得到的幅值Am(f1)；保持正弦压力驻波的幅值稳定不变，将正弦压力驻波频率从f1逐渐增大，从而得到PSP涂料的截止频率和极限频率。本发明通过对CCD相机的时序进行控制，通过低帧率CCD相机采集高频脉动压力下的压力敏感涂料荧光图像序列，从而获得全域的动态压力分布，通过本发明方法，有效降低了***误差，从而提高了光学压敏涂料幅频特性检测准确度。
Description
技术领域
本发明属于压敏涂料幅频特性检测技术领域，具体涉及一种基于CCD相机的光学压敏涂料幅频特性检测方法。
背景技术
压力作为自动化控制的热工三参量(压力、温度、流量)之一，在测量与控制中占有非常重要的地位。测压的方式有很多，但每一种测压方式均需要对测量设备进行校准，以期获得测量数据，如电信号、光信号等与压力之间的函数关系以及测量***如灵敏度等的特性。
基于计算机视觉与图像处理技术的光学压敏涂料测压技术(Pressure SensitivePaint，PSP)，是非接触式流动显示技术的重要突破。与目前国内传统的点阵式测量技术相比，光学压敏测量技术能够弥补压力探针布孔、压力传感器等对模型的破坏和对流场的干扰以及传统方法数据传输方式的复杂性，并且该测量技术大幅度提升测量范围，具有无接触、连续测量、试验成本相对低廉、节约时间等优势，已经受到广大实验工作者的青睐。光学压敏测压技术的基本原理为：将压力敏感涂料均匀覆盖于被测模型表面，压力敏感涂料由光敏分子和可以透氧的基质组成。在受到特定波长的光激发时，涂料中的光敏分子由原本稳定的基态获得能量而跃迁到高能级的激发态。处于不稳定激发态的光敏分子，受到被测量表面扩散进来的氧分子碰撞，失去激发态的能量而失活回到基态，这种过程并不产生辐射光，从而导致发光强度降低，形成“氧猝灭”现象。氧分子浓度越大，即：在大气中可视为压力越大，氧的猝灭效应越强，涂料在一定光光照下发出的光就越暗。因此，在光照射下，压力敏感涂料的发光强度即可反映被测模型表面所受的压力值。在光照射下拍摄被测模型表面的图像照片，通过对图像照片进行分析，可得到被测模型表面的压力分布。光学压敏测压需通过预先校准的方式来获得涂料特性。
现有技术中，光学压敏涂料幅频特性检测技术主要存在以下问题：
在光学压敏涂料幅频特性检测过程中，为获得全域的动态压力分布，必须通过相机完成图像的采集，而由于CCD相机的帧率较低，在采集高频脉动压力下的压力敏感涂料荧光图像序列时，会引入较大的***误差，从而降低了光学压敏涂料幅频特性检测准确度。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于CCD相机的光学压敏涂料幅频特性检测方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种基于CCD相机的光学压敏涂料幅频特性检测方法，包括以下步骤：
步骤1，将PSP样片(2)固定于声学驻波管(1)的底盖位置，在声学驻波管(1)旋紧后，底盖所在平面与声源(11)所在平面平行；信号发生器(8)的第1通道通过功率放大器(9)与声源(11)连接，声源(11)的发声端与声学驻波管(1)连接；
CCD相机(5)和激光光源(3)经声学驻波管(1)的光学视窗(7)对准PSP样片(2)，在CCD相机(5)的镜头前固定安装滤光片(6)；信号发生器(8)的第2通道与CCD相机(5)连接；信号发生器(8)的第3通道与激光光源(3)连接；
在PSP样片(2)所在截面固定动态压力传感器(4)；
所述CCD相机(5)的输出端和所述动态压力传感器(4)的输出端均连接到计算机(10)；
相机、光源经光学视窗对准PSP样片，在PSP样片所在截面固定动态压力传感器用于实时动态压力测量并提供触发信号；
步骤2，从t＝0开始，同时启动信号发生器(8)和动态压力传感器(4)；其中，所述动态压力传感器(4)实时测量PSP样片(2)表面所受到的真实压力值，并将PSP样片(2)表面所受到的真实压力值传给所述计算机(10)，由此使所述计算机(10)得到PSP样片(2)表面所受到的真实压力值与时间之间的变化曲线；
所述信号发生器(8)连续输出周期为T1、频率为f1的正弦信号，该正弦信号传递到功率放大器(9)，由功率放大器(9)驱动声源(11)发出周期为T1、频率为f1的正弦声波；
该正弦声波经声学驻波管(1)作用，从而使PSP样片(2)表面受到稳定的周期为T1、频率为f1的正弦压力驻波；
步骤3，信号发生器(8)连接激光光源(3)的外触发接口，对激光光源(3)的工作状态进行控制；同时，信号发生器(8)连接CCD相机(5)的外触发接口，对CCD相机(5)的工作状态进行控制；具体控制方式为：
步骤3.1，对于周期为T1、频率为f1的正弦压力驻波，将一个正弦压力驻波平均划分为n个相位，依次表示为相位
相位
相位
相邻相位之间的时间间隔均为
预设置CCD相机每次的曝光时间te；其中，te≤T1/(n-1)；
根据CCD相机的帧率，预设置CCD相机的拍摄时间间隔TC＝m×T1+T1/(n-1)；其中，m表示相机拍摄周期间隔的数量；相机的拍摄时间间隔TC大于相机最大帧率的倒数；
步骤3.2，在t＝tk时刻，正弦压力驻波为第1个周期中相位
的状态；信号发生器(8)同时控制激光光源(3)打开以及CCD相机(5)打开；
此时，激光光源(3)打开后，进入长打开模式，即：激光光源(3)打开后，保持稳定功率连续发光照射PSP样片(2)表面，从而激发PSP涂料；
CCD相机(5)打开后，进行第1次曝光，曝光时间为te；当达到曝光时间后，即：当t＝tk+te时，关闭CCD相机(5)；此时，CCD相机(5)输出与相位
对应的荧光图像Q1；
步骤3.3，从相机第1次曝光起始时间开始，即从t＝tk时刻开始算起，经过CCD相机的拍摄时间间隔TC后，即：t＝tk+m×T1+T1/(n-1)时，此时正弦压力驻波为第m+1个周期中相位
的状态，此时打开CCD相机(5)，进行第2次曝光，曝光时间为te；当达到曝光时间后，即：当t＝tk+m×T1+T1/(n-1)+te时，关闭CCD相机(5)；此时，CCD相机(5)输出与相位
对应的荧光图像Q2；
步骤3.4，从相机第2次曝光起始时间开始，经过CCD相机的拍摄时间间隔TC后，此时正弦压力驻波为第2m+1个周期中相位
的状态，打开CCD相机(5)进行第3次曝光，CCD相机(5)输出与相位
对应的荧光图像Q3；
依此类推，在激光光源(3)保持稳定功率连续发光照射PSP样片(2)表面的过程中，每隔CCD相机的拍摄时间间隔TC，CCD相机(5)曝光一次，并输出与正弦压力驻波当前相位对应的荧光图像；直到CCD相机(5)输出与最后一个相位
对应的荧光图像Qn；
至此，当正弦压力驻波频率为f1时，得到一个完整周期对应的荧光图像序列，分别为：与相位
对应的荧光图像Q1，与相位
对应的荧光图像Q2,…,与相位
对应的荧光图像Qn；
步骤4，对于每一个荧光图像Qj，j＝1,2,...,n，均采用以下方式处理：
步骤4.1，对荧光图像Qj进行图像处理，得到与相位
对应的光强Ij；
步骤4.2，获取荧光图像Qj获取过程中，CCD相机(5)的曝光时间，再根据CCD相机(5)的曝光时间查找PSP样片(2)表面所受到的真实压力值与时间之间的变化曲线，得到荧光图像Qj对应的真实压力值Pj；
步骤4.3，在不向PSP样片(2)施加正弦压力驻波时，即：使PSP样片(2)处于大气压力下，并对PSP样片(2)进行图像拍摄，从而得到参考压力Pref和参考压力下的光强Iref；
步骤5，将光强Ij、真实压力值Pj、参考压力Pref和参考压力下的光强Iref代入以下校准方程(1)：
由于j＝1,2,...,n，因此，当j＝1时，得到关于A和B的一个方程；当j＝2时，得到关于A和B的一个方程；依此类推，当j＝n时，得到关于A和B的一个方程；因此，共得到n个关于A和B的方程；对n个关于A和B的方程，采用最小二乘法求解，得到最终的A和B的值；
A和B均为常数，将A和B的值、参考压力Pref和参考压力下的光强Iref代入校准方程(1)，得到校准方程(2)：
其中，在校准方程(2)中，P'j为与光强Ij对应的校准压力值；
步骤6，对于每一个荧光图像Qj，j＝1,2,...,n，均对应相位
的值以及光强Ij的值；将光强Ij代入稳态校准后的方程(2)，得到对应的校准压力值Pj'；因此，得到相位
和校准压力值Pj'的对应关系值；由于j＝1,2,...,n，因此，一共得到n组相位
和校准压力值Pj'的对应关系值；由此在横坐标为相位，纵坐标为校准压力值的坐标系中，绘制出n个离散点；将n个离散点拟合形成压力相位曲线；对压力相位曲线进行分析，得到幅值Am(f1)，其含义为：当正弦压力驻波频率为f1时，得到的幅值Am(f1)；
步骤7，保持正弦压力驻波的幅值稳定不变，将正弦压力驻波频率从f1增大到f2，采用步骤2-步骤6的方式，得到对应的幅值Am(f2)；判断幅值Am(f2)是否降低为幅值Am(f1)的一半，如果是，则幅值Am(f2)为PSP涂料的截止频率；如果否，则进一步增大正弦压力驻波频率，直到使当前频率fx下的幅值Am(fx)降低为幅值Am(f1)的一半时为止，此时，当前频率fx为PSP涂料的截止频率；
不断增大正弦压力驻波频率，如果当前频率fz下的幅值Am(fz)降为0，则当前频率fz为PSP涂料的极限频率；由此实现对PSP涂料的幅频特性的检测。
优选的，步骤4.1具体为：
荧光图像Qj具有w个像素点；每个像素点均对应一个光强值，因此，共得到w个光强值，对w个光强值求平均值，即为与相位
对应的光强Ij。
本发明提供的一种基于CCD相机的光学压敏涂料幅频特性检测方法具有以下优点：
本发明通过对CCD相机的时序进行控制，通过低帧率CCD相机采集高频脉动压力下的压力敏感涂料荧光图像序列，从而获得全域的动态压力分布，通过本发明方法，有效降低了***误差，从而提高了光学压敏涂料幅频特性检测准确度。
附图说明
图1为本发明提供的基于CCD相机的光学压敏涂料幅频特性检测***的结构示意图；
图2为本发明提供的CCD相机的控制时序示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明通过低帧率的CCD相机，基于相位锁定法采集在相同幅值不同频率的正弦压力波动下光学压敏涂料发出的荧光图像，获取光强的脉动，依据测得涂料在不同频率下的光强转化压力后幅值，获得涂料的幅频特性，主要用于压力敏感涂料动态压力校准。
本发明提供一种基于CCD相机的光学压敏涂料幅频特性检测方法，包括以下步骤：
步骤1，参考图1，将PSP样片2固定于声学驻波管1的底盖位置，在声学驻波管1旋紧后，底盖所在平面与声源11所在平面平行；信号发生器8的第1通道通过功率放大器9与声源11连接，声源11的发声端与声学驻波管1连接；
CCD相机5和激光光源3经声学驻波管1的光学视窗7对准PSP样片2，在CCD相机5的镜头前固定安装滤光片6；信号发生器8的第2通道与CCD相机5连接；信号发生器8的第3通道与激光光源3连接；
在PSP样片2所在截面固定动态压力传感器4；
所述CCD相机5的输出端和所述动态压力传感器4的输出端均连接到计算机10；
相机、光源经光学视窗对准PSP样片，在PSP样片所在截面固定动态压力传感器用于实时动态压力测量并提供触发信号；
步骤2，从t＝0开始，同时启动信号发生器8和动态压力传感器4；其中，所述动态压力传感器4实时测量PSP样片2表面所受到的真实压力值，并将PSP样片2表面所受到的真实压力值传给所述计算机10，由此使所述计算机10得到PSP样片2表面所受到的真实压力值与时间之间的变化曲线；
所述信号发生器8连续输出周期为T1、频率为f1的正弦信号，该正弦信号传递到功率放大器9，由功率放大器9驱动声源11发出周期为T1、频率为f1的正弦声波；
该正弦声波经声学驻波管1作用，从而使PSP样片2表面受到稳定的周期为T1、频率为f1的正弦压力驻波；
步骤3，信号发生器8连接激光光源3的外触发接口，对激光光源3的工作状态进行控制；同时，信号发生器8连接CCD相机5的外触发接口，对CCD相机5的工作状态进行控制；具体控制方式为：
步骤3.1，对于周期为T1、频率为f1的正弦压力驻波，将一个正弦压力驻波平均划分为n个相位，依次表示为相位
相位
相位
相邻相位之间的时间间隔均为
预设置CCD相机每次的曝光时间te；其中，te≤T1/(n-1)；
根据CCD相机的帧率，预设置CCD相机的拍摄时间间隔TC＝m×T1+T1/(n-1)；其中，m表示相机拍摄周期间隔的数量；相机的拍摄时间间隔TC大于相机最大帧率的倒数；
步骤3.2，在t＝tk时刻，正弦压力驻波为第1个周期中相位
的状态；信号发生器8同时控制激光光源3打开以及CCD相机5打开；
此时，激光光源3打开后，进入长打开模式，即：激光光源3打开后，保持稳定功率连续发光照射PSP样片2表面，从而激发PSP涂料；
CCD相机5打开后，进行第1次曝光，曝光时间为te；当达到曝光时间后，即：当t＝tk+te时，关闭CCD相机5；此时，CCD相机5输出与相位
对应的荧光图像Q1；
步骤3.3，从相机第1次曝光起始时间开始，即从t＝tk时刻开始算起，经过CCD相机的拍摄时间间隔TC后，即：t＝tk+m×T1+T1/(n-1)时，此时正弦压力驻波为第m+1个周期中相位
的状态，此时打开CCD相机5，进行第2次曝光，曝光时间为te；当达到曝光时间后，即：当t＝tk+m×T1+T1/(n-1)+te时，关闭CCD相机5；此时，CCD相机5输出与相位
对应的荧光图像Q2；
步骤3.4，从相机第2次曝光起始时间开始，经过CCD相机的拍摄时间间隔TC后，此时正弦压力驻波为第2m+1个周期中相位
的状态，打开CCD相机5进行第3次曝光，CCD相机5输出与相位
对应的荧光图像Q3；
依此类推，在激光光源3保持稳定功率连续发光照射PSP样片2表面的过程中，每隔CCD相机的拍摄时间间隔TC，CCD相机5曝光一次，并输出与正弦压力驻波当前相位对应的荧光图像；直到CCD相机5输出与最后一个相位
对应的荧光图像Qn；
至此，当正弦压力驻波频率为f1时，得到一个完整周期对应的荧光图像序列，分别为：与相位
对应的荧光图像Q1，与相位
对应的荧光图像Q2,…,与相位
对应的荧光图像Qn；
为方便对步骤3.1-步骤3.4进行理解，下面结合图2，列举一个实施例：
假设正弦压力驻波的周期T1为1s，其中，s为单位秒；将一个正弦压力驻波平均划分为n＝5个相位，分别为：相位
相位
相位
相位
相位
相邻相位之间的时间间隔为
当然，实际应用中，可以根据实际需求，将一个正弦压力驻波平均划分为10个相位，20个相位等，本发明对此并不限制。
预设置CCD相机每次的曝光时间te＝0.1s；
预设置CCD相机的拍摄时间间隔TC＝m×T1+T1/(n-1)，假设m＝3，则TC＝3.25s；
首先，在t＝tk时刻，此时的正弦压力驻波为第1个周期中相位
的状态，此时的第1个周期为相对周期，此时，信号发生器8同时控制激光光源3打开以及CCD相机5打开；
此时，激光光源3打开后，进入长打开模式，即：激光光源3打开后，保持稳定功率连续发光照射PSP样片2表面，从而激发PSP涂料；
而CCD相机5打开后，进行第1次曝光，曝光时间为te＝0.1s；当达到曝光时间后，即：当t＝tk+0.1s时，关闭CCD相机5；此时，CCD相机5输出与相位
对应的荧光图像Q1；
然后，经过TC＝3.25s后，此时正弦压力驻波为第4个周期中相位
的状态，打开CCD相机5，进行第2次曝光，CCD相机5输出与相位
对应的荧光图像Q2；
依此类推，每隔TC＝3.25s，CCD相机5进行一次曝光，从而相继输出与相位
对应的荧光图像Q3、与相位
对应的荧光图像Q4，与相位
对应的荧光图像Q5。
由此可见，假如采用传统的方式，当将一个周期T1为1s的正弦压力驻波平均划分为n＝5个相位时，相邻相位之间的时间间隔为
因此，当到达一个正弦压力驻波时，理想情况下，相机需要以0.25s的帧率拍摄到5张荧光图像，即：相机在0～0.25s内完成一次曝光，输出与相位
对应的荧光图像Q1；然后，在0.25s～0.5s内完成一次曝光，输出与相位
对应的荧光图像Q2；依此类推，在1s～1.25s内完成一次曝光，输出与相位
对应的荧光图像Q5。而通常情况下，相机的帧率难以达到0.25s，因此，会引入较大的***误差。
而本发明中，在相机在0～0.25s内完成一次曝光，输出与相位
对应的荧光图像Q1；然后，经过TC＝3.25s的时间间隔，相机在3.25s～3.5s内完成一次曝光，输出与相位
对应的荧光图像Q2；依此类推，每隔TC＝3.25s的时间间隔，相机才进行一次曝光，并输出与对应相位对应的荧光图像。从而同样完成一个周期相位对应的荧光图像的采集。并且，实际应用中，根据相机帧率的实际情况，可以调节时间间隔的具体数值。因此，本发明通过低帧率的CCD相机，采集高频脉动压力下的压力敏感涂料荧光图像序列，避免相机帧率低而引入的误差，提高了光学压敏涂料幅频特性检测准确度。另外，采用本发明的图像采集方式，可避免数据存储/传递拥塞，保证数据存储和传输的顺畅性。
步骤4，对于每一个荧光图像Qj，j＝1,2,...,n，均采用以下方式处理：
步骤4.1，对荧光图像Qj进行图像处理，得到与相位
对应的光强Ij；
步骤4.1具体为：
荧光图像Qj具有w个像素点；每个像素点均对应一个光强值，因此，共得到w个光强值，对w个光强值求平均值，即为与相位
对应的光强Ij。
步骤4.2，获取荧光图像Qj获取过程中，CCD相机5的曝光时间，再根据CCD相机5的曝光时间查找PSP样片2表面所受到的真实压力值与时间之间的变化曲线，得到荧光图像Qj对应的真实压力值Pj；
步骤4.3，在不向PSP样片2施加正弦压力驻波时，即：使PSP样片2处于大气压力下，并对PSP样片2进行图像拍摄，从而得到参考压力Pref和参考压力下的光强Iref；
步骤5，将光强Ij、真实压力值Pj、参考压力Pref和参考压力下的光强Iref代入以下校准方程(1)：
由于j＝1,2,...,n，因此，当j＝1时，得到关于A和B的一个方程；当j＝2时，得到关于A和B的一个方程；依此类推，当j＝n时，得到关于A和B的一个方程；因此，共得到n个关于A和B的方程；对n个关于A和B的方程，采用最小二乘法求解，得到最终的A和B的值；
A和B均为常数，将A和B的值、参考压力Pref和参考压力下的光强Iref代入校准方程(1)，得到校准方程(2)：
其中，在校准方程(2)中，P'j为与光强Ij对应的校准压力值；
需要说明的是，校准方程(1)的主要作用为得到A和B的值，所以，校准方程(1)的压力为动态压力传感器4采集到的真实压力值Pj。而在得到A和B的值后，进一步得到校准方程(2)，校准方程(2)的主要作用为：计算得到与每张荧光图像对应的光强的校准压力值，因为此时计算得到的校准压力值是反应涂料特性的压力值，而并不采用动态压力传感器4采集到的真实压力值。
步骤6，对于每一个荧光图像Qj，j＝1,2,...,n，均对应相位
的值以及光强Ij的值；将光强Ij代入稳态校准后的方程(2)，得到对应的校准压力值Pj'；因此，得到相位
和校准压力值P'j的对应关系值；由于j＝1,2,...,n，因此，一共得到n组相位
和校准压力值P'j的对应关系值；由此在横坐标为相位，纵坐标为校准压力值的坐标系中，绘制出n个离散点；将n个离散点拟合形成压力相位曲线；对压力相位曲线进行分析，得到幅值Am(f1)，其含义为：当正弦压力驻波频率为f1时，得到的幅值Am(f1)；
步骤7，保持正弦压力驻波的幅值稳定不变，将正弦压力驻波频率从f1增大到f2，采用步骤2-步骤6的方式，得到对应的幅值Am(f2)；判断幅值Am(f2)是否降低为幅值Am(f1)的一半，如果是，则幅值Am(f2)为PSP涂料的截止频率；如果否，则进一步增大正弦压力驻波频率，直到使当前频率fx下的幅值Am(fx)降低为幅值Am(f1)的一半时为止，此时，当前频率fx为PSP涂料的截止频率；
不断增大正弦压力驻波频率，如果当前频率fz下的幅值Am(fz)降为0，则当前频率fz为PSP涂料的极限频率；由此实现对PSP涂料的幅频特性的检测。
因此，本发明中，通过声学驻波管1得到频率、幅值稳定的正弦压力驻波；然后，根据正弦压力驻波的频率，对CCD相机的曝光时间和帧率进行控制，保证每次拍摄的图像对应正弦压力驻波的下一相位，从而使得到的图像序列刚好能够组成一个周期；在此过程中，激发光源保持稳定连续发光，CCD相机开启不同相位的图像序列采集。
本发明提供一种基于CCD相机的光学压敏涂料幅频特性检测方法，具有以下优点：
1、通过低帧率CCD相机采集高频脉动压力下的压力敏感涂料荧光图像序列；
2、保持正弦压力驻波幅值不变，通过改变正弦压力驻波频率，获取不同条件下的荧光图像序列，从而最终获得涂料的幅频特性，即：与正弦压力驻波的幅值对应的PSP涂料的截止频率和极限频率。
3、本发明是一种结构简单、加工成本低、使用性强、抗干扰能力强的光学压敏涂料幅频特性检测方法，突破以往采用单像素采集的PMT来获取光学压敏涂料发出的动态荧光光强，本发明基于CCD相机获取较高频率压力下的PSP涂料截止频率和极限频率，实现低帧率CCD相机获得涂料幅频特性的优点。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过与计算机程序指令相关的硬件来完成的，上述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，上述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM：Read-Only Memory)或随机存储记忆体(RAM：RandomAccess Memory)等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于CCD相机的光学压敏涂料幅频特性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将PSP样片(2)固定于声学驻波管(1)的底盖位置，在声学驻波管(1)旋紧后，底盖所在平面与声源(11)所在平面平行；信号发生器(8)的第1通道通过功率放大器(9)与声源(11)连接，声源(11)的发声端与声学驻波管(1)连接；
CCD相机(5)和激光光源(3)经声学驻波管(1)的光学视窗(7)对准PSP样片(2)，在CCD相机(5)的镜头前固定安装滤光片(6)；信号发生器(8)的第2通道与CCD相机(5)连接；信号发生器(8)的第3通道与激光光源(3)连接；
在PSP样片(2)所在截面固定动态压力传感器(4)；
所述CCD相机(5)的输出端和所述动态压力传感器(4)的输出端均连接到计算机(10)；
相机、光源经光学视窗对准PSP样片，在PSP样片所在截面固定动态压力传感器用于实时动态压力测量并提供触发信号；
步骤2，从t＝0开始，同时启动信号发生器(8)和动态压力传感器(4)；其中，所述动态压力传感器(4)实时测量PSP样片(2)表面所受到的真实压力值，并将PSP样片(2)表面所受到的真实压力值传给所述计算机(10)，由此使所述计算机(10)得到PSP样片(2)表面所受到的真实压力值与时间之间的变化曲线；
所述信号发生器(8)连续输出周期为T1、频率为f1的正弦信号，该正弦信号传递到功率放大器(9)，由功率放大器(9)驱动声源(11)发出周期为T1、频率为f1的正弦声波；
该正弦声波经声学驻波管(1)作用，从而使PSP样片(2)表面受到稳定的周期为T1、频率为f1的正弦压力驻波；
步骤3，信号发生器(8)连接激光光源(3)的外触发接口，对激光光源(3)的工作状态进行控制；同时，信号发生器(8)连接CCD相机(5)的外触发接口，对CCD相机(5)的工作状态进行控制；具体控制方式为：
步骤3.1，对于周期为T1、频率为f1的正弦压力驻波，将一个正弦压力驻波平均划分为n个相位，依次表示为相位
相位
…,相位
相邻相位之间的时间间隔均为
预设置CCD相机每次的曝光时间te；其中，te≤T1/(n-1)；
根据CCD相机的帧率，预设置CCD相机的拍摄时间间隔TC＝m×T1+T1/(n-1)；其中，m表示相机拍摄周期间隔的数量；相机的拍摄时间间隔TC大于相机最大帧率的倒数；
步骤3.2，在t＝tk时刻，正弦压力驻波为第1个周期中相位
的状态；信号发生器(8)同时控制激光光源(3)打开以及CCD相机(5)打开；
此时，激光光源(3)打开后，进入长打开模式，即：激光光源(3)打开后，保持稳定功率连续发光照射PSP样片(2)表面，从而激发PSP涂料；
CCD相机(5)打开后，进行第1次曝光，曝光时间为te；当达到曝光时间后，即：当t＝tk+te时，关闭CCD相机(5)；此时，CCD相机(5)输出与相位
对应的荧光图像Q1；
步骤3.3，从相机第1次曝光起始时间开始，即从t＝tk时刻开始算起，经过CCD相机的拍摄时间间隔TC后，即：t＝tk+m×T1+T1/(n-1)时，此时正弦压力驻波为第m+1个周期中相位
的状态，此时打开CCD相机(5)，进行第2次曝光，曝光时间为te；当达到曝光时间后，即：当t＝tk+m×T1+T1/(n-1)+te时，关闭CCD相机(5)；此时，CCD相机(5)输出与相位
对应的荧光图像Q2；
步骤3.4，从相机第2次曝光起始时间开始，经过CCD相机的拍摄时间间隔TC后，此时正弦压力驻波为第2m+1个周期中相位
的状态，打开CCD相机(5)进行第3次曝光，CCD相机(5)输出与相位
对应的荧光图像Q3；
依此类推，在激光光源(3)保持稳定功率连续发光照射PSP样片(2)表面的过程中，每隔CCD相机的拍摄时间间隔TC，CCD相机(5)曝光一次，并输出与正弦压力驻波当前相位对应的荧光图像；直到CCD相机(5)输出与最后一个相位
对应的荧光图像Qn；
至此，当正弦压力驻波频率为f1时，得到一个完整周期对应的荧光图像序列，分别为：与相位
对应的荧光图像Q1，与相位
对应的荧光图像Q2,…,与相位
对应的荧光图像Qn；
步骤4，对于每一个荧光图像Qj，j＝1,2,...,n，均采用以下方式处理：
步骤4.1，对荧光图像Qj进行图像处理，得到与相位
对应的光强Ij；
步骤4.2，获取荧光图像Qj获取过程中，CCD相机(5)的曝光时间，再根据CCD相机(5)的曝光时间查找PSP样片(2)表面所受到的真实压力值与时间之间的变化曲线，得到荧光图像Qj对应的真实压力值Pj；
步骤4.3，在不向PSP样片(2)施加正弦压力驻波时，即：使PSP样片(2)处于大气压力下，并对PSP样片(2)进行图像拍摄，从而得到参考压力Pref和参考压力下的光强Iref；
步骤5，将光强Ij、真实压力值Pj、参考压力Pref和参考压力下的光强Iref代入以下校准方程(1)：
由于j＝1,2,...,n，因此，当j＝1时，得到关于A和B的一个方程；当j＝2时，得到关于A和B的一个方程；依此类推，当j＝n时，得到关于A和B的一个方程；因此，共得到n个关于A和B的方程；对n个关于A和B的方程，采用最小二乘法求解，得到最终的A和B的值；
A和B均为常数，将A和B的值、参考压力Pref和参考压力下的光强Iref代入校准方程(1)，得到校准方程(2)：
其中，在校准方程(2)中，Pj'为与光强Ij对应的校准压力值；
步骤6，对于每一个荧光图像Qj，j＝1,2,...,n，均对应相位
的值以及光强Ij的值；将光强Ij代入稳态校准后的校准方程(2)，得到对应的校准压力值Pj'；因此，得到相位
和校准压力值Pj'的对应关系值；由于j＝1,2,...,n，因此，一共得到n组相位
和校准压力值Pj'的对应关系值；由此在横坐标为相位，纵坐标为校准压力值的坐标系中，绘制出n个离散点；将n个离散点拟合形成压力相位曲线；对压力相位曲线进行分析，得到幅值Am(f1)，其含义为：当正弦压力驻波频率为f1时，得到的幅值Am(f1)；
步骤7，保持正弦压力驻波的幅值稳定不变，将正弦压力驻波频率从f1增大到f2，采用步骤2-步骤6的方式，得到对应的幅值Am(f2)；判断幅值Am(f2)是否降低为幅值Am(f1)的一半，如果是，则幅值Am(f2)对应的频率为PSP涂料的截止频率；如果否，则进一步增大正弦压力驻波频率，直到使当前频率fx下的幅值Am(fx)降低为幅值Am(f1)的一半时为止，此时，当前频率fx为PSP涂料的截止频率；
不断增大正弦压力驻波频率，如果当前频率fz下的幅值Am(fz)降为0，则当前频率fz为PSP涂料的极限频率；由此实现对PSP涂料的幅频特性的检测。
2.根据权利要求1所述的一种基于CCD相机的光学压敏涂料幅频特性检测方法，其特征在于，步骤4.1具体为：
荧光图像Qj具有w个像素点；每个像素点均对应一个光强值，因此，共得到w个光强值，对w个光强值求平均值，即为与相位
对应的光强Ij。
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