CN116399497A - 一种面向列车表面剪切应力的测量方法及其标定试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向列车表面剪切应力的测量方法，包括以下步骤：基于预估的待测试列车表面所需的剪切模量，制备膜式传感器；将膜式传感器安装在静态标定试验台上，并进行表面像素与实际位移校准；依次旋转标定实验台进行增载和减载测试，并依次进行拍照，通过PIV互相关分析，构建剪切应变与剪切应力的关系，获得传感器的剪切模量；设置辅助光源，于静止状态下通过PIV相机捕捉膜式传感器上的粒子位置；启动风洞开展测试，通过PIV相机捕捉膜式传感器上粒子位置；通过PIV后处理***计算膜式传感器上粒子位移，通过PIV后处理***的图像处理得到表面的剪切应力分布。本发明可以灵活、简单、高分辨率的测试高速列车表面的剪切力分布。
Description
技术领域
本发明涉及表面剪切应力/摩阻测量研究技术领域，具体涉及一种面向列车表面剪切应力的测量方法。
背景技术
随着我国高速列车速度不断提升，列车与空气的相互作用加剧，气动阻力占列车总阻力的比值不断提升，其中摩擦阻力占总阻力高达35%，主要由列车壁面与空气的剪切应力造成。高速列车是细长型贴地运行物体，致使整列列车前后的剪切力差异较大，摩擦阻力分布差异明显。然而，截至目前，高速列车摩擦阻力的分布仍然没有有效的测试手段，致使摩擦阻力控制的相关研究无法得到有效量化，进而进一步减阻控制优化设计的研究受到限制。
目前一般的剪切应力测试的方法包括剪应力悬浮平台、悬臂梁和热膜法等。其中，悬浮平台和悬臂梁技术通常需要用到昂贵的仪器和复杂的数据处理方法，而且对实验环境和测试参数有很高的要求。热膜法是一种比较简单易用的技术，其原理是利用热膜传感器在壁面上感受到的热传导来测量表面剪切应力，但是热膜法的灵敏度受到实验条件的限制，测量结果容易受到环境温度和流速变化的影响，从而对数据精度产生一定影响。
现有的测试方法量程一经确定就很难调整，致使在剪切力范围较大时，呈现出精度的下降与适应性困难；同时，测量呈现散点分布，分辨率较低，对测量获得剪切力分布规律的精度较低。一些测试技术还需要对测试设备和试验对象进行复杂的准备和调整，使得测试过程可能存在一定的复杂性和不确定性。
而对于高速列车而言，由于其车身长，边界层发展变化大，剪切力数值范围广，因而对测试手法的灵活性需求高，且车身外形的曲率要求测试技术有较好的贴合性。
膜式传感器通过粒子位移获得剪切应变是通用做法，但是如何简便有效的提供剪切力数值，并对制备的传感器膜的剪切模量进行有效标定是目前存在的难点。
发明内容
鉴于目前存在的上述不足，本发明提供一种面向列车表面剪切应力的测量方法。本发明根据实际需要灵活制备剪切模量各异的传感器柔性膜，通过简洁的标定，获得确切的剪切模量，结合PIV***与风洞测试，能够高分辨率的测试表面的剪切力分布，提出的剪切应力传感器测试方法对高速列车未来剪切力测量应用有重要意义。
为了达到上述目的，本发明提供一种面向列车表面剪切应力的测量方法，包括以下步骤：
步骤1：基于预估的待测试列车表面所需的剪切模量，制备膜式传感器；
步骤2：将膜式传感器安装在静态标定试验台上，并进行表面像素与实际位移校准；
步骤3：依次旋转标定实验台进行增载和减载测试，并依次进行拍照，通过PIV互相关分析，构建剪切应变与剪切应力的关系，获得传感器的剪切模量；
步骤4：设置辅助光源，于静止状态下通过PIV（Particle image velocimetry）相机捕捉膜式传感器上的粒子位置；启动风洞开展测试，通过PIV相机捕捉膜式传感器上粒子位置；
步骤5：通过PIV后处理***计算膜式传感器上粒子位移，通过PIV后处理***的图像处理得到表面的剪切应力分布。
依照本发明的一个方面，所述预估的待测试列车表面所需的剪切模量由如下式（1）~（4）确定：
上述式（1）~（4）中，
为摩擦阻力；/>
为平板雷诺数，根据所在位置距平板（列车目标位置所在的平面）前缘的距离/>
可以计算得到；/>
为边界层厚度；/>
为空气密度；
为来流速度；/>
为剪切应力；/>
为预估的待测试列车表面所需的剪切模量。
依照本发明的一个方面，所述膜式传感器为硅胶材质，所述膜式传感器为基于不同组分配比和使用不同深度空腔制备出不同剪切模量的膜式传感器。
依照本发明的一个方面，所述标定试验台包括L型支架，所述L型支架上设有半圆形的倾角仪，所述倾角仪相对圆心位置等距离设有弧形槽，所述倾角仪通过圆心和弧形槽活动连接有L型平台，所述L型平台包括底部平台和垂直底部平台的支架，所述支架上设置有垂直所述底部平台的PIV相机。
依照本发明的一个方面，所述底部平台为一有机玻璃板，所述有机玻璃板中间内凹设置一空腔，所述空腔从下往上依次嵌入黑色背景和膜式传感器。
依照本发明的一个方面，所述增载具体为：将重量块放置在膜式传感器上，并将放置有重量块的膜式传感器从水平状态调整成与水平方向呈一定夹角的状态；所述减载具体为：将放置有重量块的膜式传感器从与水平方向呈一定夹角调整为水平状态。
依照本发明的一个方面，所述构建剪切应变与剪切应力的关系由如下式（5）~（6）确定：
上述式（5）~（6）中，
为重量块的质量；/>
为重量块与膜式传感器的接触面积；
为标定试验台上的底部平台的倾斜角度；/>
为剪切应力；/>
为剪切应变；/>
为标记粒子的位移；/>
为膜式传感器的厚度。
依照本发明的一个方面，在步骤3中，还包括：旋转标定实验台前的初始水平位置进行拍照。
依照本发明的一个方面，在步骤4之前，还包括：将膜式传感器与传感器底板一起进行安装，在膜式传感器旁边设置一个固定参考虚拟粒子图案，进行风洞测试以实现对风洞振动所致位移的核减。
基于同一发明构思，本发明还公开了用于上述测量方法的标定试验台，所述标定试验台包括L型支架，所述L型支架上设有半圆形的倾角仪，所述倾角仪相对圆心位置等距离设有弧形槽，所述倾角仪通过圆心和弧形槽活动连接有L型平台，所述L型平台包括底部平台和垂直底部平台的支架，所述支架上设置有垂直所述底部平台的PIV相机。
本发明的有益效果：
本发明通过设计的静态标定实验台，使膜式传感器与底部平台一同旋转，基于透明重量块重力沿膜式传感器的平行分量形式提供剪切力，过程易于操作实施，且获取的剪切力数值精准可靠。另外，对标定后的膜式传感器在风洞条件下开展测试，给出了切实可靠的实施方法，参考虚拟粒子的设置有效解决了风洞震动带来的粒子位移干扰；辅助光源的设置，增强了低速下PIV对粒子识别的精度，为表面剪切应力传感器在未来的测量应用提供了新的参考。
附图说明
图1为本发明实施例所述的标定实验台的底部平台水平状态示意图；
图2为本发明实施例所述的标定实验台的底部平台与水平状态呈一定夹角的示意图；
图3为本发明实施例1所述的增载与减载测试中获得传感器的剪切模量的剪切力与剪切应变的关系情况；
图4为本发明实施例1所述的静止状态下通过PIV相机捕捉膜式传感器上的粒子位置图；
图5为本发明实施例1所述的风洞测试下通过PIV相机捕捉膜式传感器上的粒子位置图；
图6为本发明实施例1的22m/s自由来流下，测得的剪切应力分布图。
附图标记说明
1、L型支架；2、倾角仪；3、弧形槽；4、底部平台；5、支架；6、PIV相机；7、膜式传感器；8、重量块。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有定义，下文所用专业术语和本领域专业技术人员所理解的含义一致；除非特殊说明，本文所涉及的原料、试剂均可从市场购买，或通过公知的方法制得。
目前一般的剪切应力测试的方法包括剪应力悬浮平台、悬臂梁和热膜法等。其中，悬浮平台和悬臂梁技术通常需要用到昂贵的仪器和复杂的数据处理方法，而且对实验环境和测试参数有很高的要求。热膜法是一种比较简单易用的技术，其原理是利用热膜传感器在壁面上感受到的热传导来测量表面剪切应力，但是热膜法的灵敏度受到实验条件的限制，测量结果容易受到环境温度和流速变化的影响，从而对数据精度产生一定影响。
现有的测试方法量程一经确定就很难调整，致使在剪切力范围较大时，呈现出精度的下降与适应性困难；同时，测量呈现散点分布，分辨率较低，对测量获得剪切力分布规律的精度较低。一些测试技术还需要对测试设备和试验对象进行复杂的准备和调整，使得测试过程可能存在一定的复杂性和不确定性。
而对于高速列车而言，由于其车身长，边界层发展变化大，剪切力数值范围广，因而对测试手法的灵活性需求高，且车身外形的曲率要求测试技术有较好的贴合性。
膜式传感器通过粒子位移获得剪切应变是通用做法，但是如何简便有效的提供剪切力数值，并对制备的传感器膜的剪切模量进行有效标定是目前存在的难点。
为了解决上述问题，本发明提供了一种面向列车表面剪切应力的测量方法，包括以下步骤：
步骤1：基于预估的待测试列车表面所需的剪切模量，制备膜式传感器；
步骤2：将膜式传感器安装在静态标定试验台上，并进行表面像素与实际位移校准；
步骤3：依次旋转标定实验台进行增载和减载测试，并依次进行拍照，通过PIV互相关分析，构建剪切应变与剪切应力的关系，获得传感器的剪切模量；
步骤4：设置辅助光源，于静止状态下通过PIV相机捕捉膜式传感器上的粒子位置；启动风洞开展测试，通过PIV相机捕捉膜式传感器上粒子位置；
步骤5：通过PIV后处理***计算膜式传感器上粒子位移，通过PIV后处理***的图像处理得到表面的剪切应力分布。
在本申请的一些实施例中，预估的待测试列车表面所需的剪切模量由式（1）~（4）确定：
湍流边界层下，有下述（1）~ （3）表达：
上述式（1）~（4）中，
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为平板雷诺数，根据所在位置距平板（列车目标位置所在的平面）前缘的距离/>
可以计算得到；/>
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为预估的待测试列车表面所需的剪切模量。由上述式（1）~（3）的可以计算出不同流向位置的壁面剪切应力/>
；为保证膜式传感器的几何形状和机械特性，最大载荷下膜的变形不应超过薄膜厚度的2%，由此可以估算剪切应变的最大值为0.02,剪切应力除以最大剪切应变可得测试所需的大致剪切模量/>
，即上述式（4）可以得出预估的待测试列车表面所需的剪切模量。
在本申请的一些实施例中，所述膜式传感器为硅胶材质，所述膜式传感器为基于不同组分配比和使用不同深度空腔制备出不同剪切模量的膜式传感器。
在本申请的一些实施例中，膜式传感器的原材料有3种，具体为：Barnes公司提供的室温硫化硅胶RTV 3428A/B part A、RTV 3428A/B part B和AK100硅胶稀释剂。RTV3428A/B part A和part B是半透明的加成固化硅，都是液体，只有将RTV 3428A/B part A和RTV 3428A/B part B混合在一起，薄膜才能硬化。RTV 3428A/B 易于储存，因为part A部分和part B部分在硬化的情况下是分开的。这种固化硅是半透明的，因此制成的薄膜几乎是透明的，可以很容易地捕获标记的颗粒。AK100硅胶稀释剂用于薄膜稀释，可使薄膜刚性降低。
在本申请的一些实施例中，膜式传感器内分散有标记粒子，标记粒子具体为Dantec HGS-10，其为一种直径为10um的空心玻璃球颗粒。这些颗粒是白色的并且对光具有高反射率，尤其是当位于黑色背景中时。在周围光线给出的稳定亮度下，标记颗粒可以被数码相机捕获并使用 Insight 4G 进行分析。
在本申请的一些实施例中，所述膜式传感器为硅胶材质，所述膜式传感器为基于不同组分配比和使用不同深度空腔制备出不同剪切模量的膜式传感器。
在本申请的一些实施例中，膜式传感器的制备过程具体为：将 RTV 3428A/B partA和RTV 3428A/B part B按体积 10:1 、一定量的稀释剂进行混合，获得混合物；将上述混合物水平倒入有机玻璃板上的空腔（空腔）中固化（这个过程通常需要几个小时），获得传感器基体；在将混合物水平倒入有机玻璃板上的空腔（空腔）后，将标记粒子与AK100硅胶稀释剂混合，并喷射在传感器基体上，静置一定时间，使得标记粒子沉入传感器基体内部，再经烘烤，获得膜式传感器。
需要说明的是，为了制造较低剪切应力的薄膜传感器，应在混合物中加入较大量的稀释剂。
需要说明的是，AK100硅胶稀释剂的用量由试验确定，范围为RTV 3428A/B part A和RTV 3428A/B part B混合物总量的50%至200%。
在本申请的一些实施例中，如图1所示的静态标定试验台包括L型支架1，所述L型支架1上设有半圆形的倾角仪2，所述倾角仪2相对圆心位置等距离设有弧形槽3，所述倾角仪2通过圆心和弧形槽3活动连接有L型平台，所述L型平台包括底部平台4和垂直底部平台的支架5，所述支架5上设置有垂直所述底部平台4的PIV相机6。所述底部平台4为一有机玻璃板，所述有机玻璃板中间内凹设置一空腔，所述空腔从下往上依次嵌入黑色背景和膜式传感器7，所述膜式传感器7放置有重量块8。
需要说明的是，由于膜式传感器是作为光学测量模块，因此，重量块为透明材质。
示例性的，重量块为0.06345 kg 和 0.1067 kg 的厚玻璃。
在本申请的一些实施例中，L型支架的材质为铝型材；倾角仪分辨率为0.5度。
在本申请的一些实施例中，所述增载测试为从图1所示状态到图2所示状态；所述减载状态为从图2所示的状态到图1所示的状态。所述增载具体为：将重量块放置在膜式传感器上，并将放置有重量块的膜式传感器从水平状态调整成与水平方向呈一定夹角的状态；所述减载具体为：将放置有重量块的膜式传感器从与水平方向呈一定夹角调整为水平状态。
需要说明的是，本申请通过调整放置有重量块的膜式传感器的角度，使得透明重量块的重力产生沿传感器切向的分量，作为传感器的剪切力标定量，通过PIV相机捕捉获得不同剪切力作用下传感器膜上标记点的位移，从而计算获得膜式传感器的剪切模量，才能用于下一步的风洞测试。
需要说明的是，PIV互相关分析是指在标定试验台上的底部平台水平状态下，用PIV相机捕捉膜式传感器上的标记粒子的位置，通过旋转底部平台至一定角度，由于透明重量块重力沿膜式传感器切向的作用力，使膜式传感器上的标记粒子发生一定长度的位移，此时再用PIV相机捕捉膜式传感器上的标记粒子的位置，将此刻标记粒子位置与水平初始状态下的标记粒子的位置进行比对，分析每个标记粒子在两张图片中的位移方向和距离，就是PIV的互相关分析。PIV互相关分析能得到标记粒子的位移信息，进而获得膜式传感器对剪切力（重量块重力分量提供）的响应量大小。
需要说明的是，依次旋转标定试验台进行增载和减载测试是为了静态校准，从而构建剪切应变（
）与剪切应力（/>
）的关系，获得传感器的剪切模量。其中，静态校准中使用的方程式包括式（5）和式（6），具体如下：
式（5）中，
为重量块的质量；/>
为重量块与膜式传感器的接触面积；/>
为标定试验台上的底部平台的倾斜角度；/>
为剪切应力；
式（6）中，
为标记粒子的位移；/>
为膜式传感器的厚度；/>
为弧度，/>
为剪切应变，其取决于膜式传感器上标记粒子的位移/>
以及膜式传感器的厚度/>
；
通过式（5）~（6）构建剪切应力与剪切应变（位移）的关系，从而获得传感器的剪切模量；其中，剪切应变（位移）通过PIV互相关分析获得。
在本申请的一些实施例中，PIV相机为Nikon 50mm Nikon AF NIKKOR，其用于捕捉基于胶片的传感器上标记粒子位移。这款数码相机的像素为2352×1768。相机校准后每个像素为 42.52um。镜头安装在TSI公司的控制装置上。同步器型号610036，通过信号线连接控制装置，当软件Insight 4G发出的“抓拍”信号到达时，控制相机拍照。同步器也是TSI公司的，通过电缆与控制装置相连。一台安装了Insight 4G软件的电脑通过电缆连接到同步器，进行图像采集和数据分析处理。
在本申请的一些实施例中，PIV后处理***为Insight 4G。Insight 4G可以有效地分析和显示有关矢量和标量场的全局图像，与数码相机的结合为分析流体动力学机制提供了高质量的助手。因此，Insight 4G 可以有效地测量嵌入在基于膜式传感器上的标记粒子的位移：由于膜式传感器是弹性的，嵌入在其上的标记粒子的运动可以被数码相机捕获并由 Insight 4G 进行测量。图像捕获后，重要的是增强图像的客观特征，使软件处理结果更加准确。在这个实验中，标记粒子的位移是图像中的基本信息。虽然图像中有些颗粒很明显，有些颗粒太暗而无法识别，但可以增加感兴趣区域中的像素强度值。对于12位图像，总共有 4096 个强度级别可供选择。将图像设置为伪彩色使标记更容易被观察到是一种有效的方法。由于黑色背景善于吸收光线，所以其他部分会反射光线，使黑色区域变白。为了解决这个问题，有必要降低全局像素强度，这可以消除大部分黑暗区域的反射光，并使粒子保持低强度。总之，可以通过将图像添加到自身来改善图像，这意味着像素强度加倍，从而使得标记粒子与背景的对比更加明显。在Insight 4G中，PIV相机所捕捉图像的空间尺寸可根据像素参数而标定检测出来，由于长宽比可根据像素数量确定，所以获得图像的空间实际尺寸只需要输入一个对应实际参数，其余参数都会自动计算得到。更重要的是，尺寸信息确定后，膜式传感器的分辨率也就确定了。基本上，粒子的最小位移应至少为 1 个像素，以确保能够识别位移。
需要说明的是，Insight 4G 提供多种捕获类型，单次、连续和序列。在这个实验中，可以使用单次和序列来捕获胶片变换前后的图片。在分析传感器上粒子的位移时，需要使用 Insight 4G 进行图像处理以使颗粒明显。
在本申请的一些实施例中，所述底部平台为一有机玻璃板，所述有机玻璃板中间内凹设置一空腔，所述空腔从下往上依次嵌入黑色背景和膜式传感器。需要说明的是，黑色背景是为了突出标记粒子，是的PIV相机更加容易识别标记粒子。
在本申请的一些实施例中，在步骤3中，还包括：旋转标定实验台前的初始水平位置进行拍照。
在本申请的一些实施例中，在步骤4之前，还包括：将膜式传感器与传感器底板一起进行安装，在膜式传感器旁边设置一个固定参考虚拟粒子图案，进行风洞测试以实现对风洞振动所致位移的核减。
需要说明的是，有机玻璃板作为膜式传感器的支架，空腔必须用砂纸打磨以确保其底部光滑和避免额外的摩擦导致结果不准确。
示例性的，空腔的尺寸为100×70mm，深度为1mm。
下面将结合具体的实施例进一步阐述。
实施例1
一种面向列车表面剪切应力的测量方法，包括以下步骤：
步骤1：基于预估的待测试列车表面所需的剪切模量，制备膜式传感器；
通过湍流边界层中摩擦阻力与壁面剪切应力的关系预估出列车风洞测试中表面所需的剪切模量约为1100 Pa；根据剪切模量制作相应深度的底部平台的空腔（尺寸为100×70mm，深度为1mm）；在底部平台的空腔倒入混合物（RTV 3428A/B part A、RTV 3428A/Bpart B和AK100硅胶稀释剂）；将上述混合物水平倒入有机玻璃板上的空腔（空腔）中固化（这个过程通常需要几个小时），获得传感器基体；在将混合物水平倒入有机玻璃板上的空腔（空腔）后，将标记粒子与AK100硅胶稀释剂混合，并喷射在传感器基体上，静置一定时间，使得标记粒子沉入传感器基体内部，再经烘烤，获得膜式传感器。其中，混合物中的RTV3428A/B part A、RTV 3428A/B part B为Barnes公司提供，其按照10:1的体积进行混合；AK100硅胶稀释剂根据所需的剪切模量，具体为AK100硅胶稀释剂为RTV 3428A/B part A和RTV 3428A/B part B混合物总量的180%。
步骤2：将膜式传感器安装在静态标定试验台上，并进行表面像素与实际位移校准；其中，相机校准后每个像素为 42.52um。
静态标定试验台包括L型支架，L型支架上设有半圆形的倾角仪，倾角仪相对圆心位置等距离设有弧形槽，倾角仪通过圆心和弧形槽活动连接有L型平台，L型平台包括底部平台和垂直底部平台的支架，支架上设置有垂直底部平台的PIV相机；底部平台为一有机玻璃板，有机玻璃板中间内凹设置一空腔，空腔从下往上依次嵌入黑色背景和膜式传感器。
步骤3：初始水平位置进行拍照，再依次旋转标定实验台进行增载和减载测试，并依次进行拍照，通过PIV互相关分析，构建剪切应变与剪切应力的关系，获得传感器的剪切模量；
所述增载具体为：将重量块放置在膜式传感器上，并将放置有重量块的膜式传感器从水平状态调整成与水平方向呈一定夹角的状态；所述减载具体为：将放置有重量块的膜式传感器从与水平方向呈一定夹角调整为水平状态。
增载与减载测试获得的剪切力与剪切应变的关系如图3所示，得到的剪切模量为1174Pa。
步骤4：将膜式传感器与传感器底板一起进行安装，在膜式传感器旁边设置一个固定参考虚拟粒子图案，进行风洞测试以实现对风洞振动所致位移的核减；设置辅助光源，于静止状态下通过PIV（Particle image velocimetry）相机捕捉膜式传感器上的粒子位置，具体如图4所示；启动风洞开展测试，通过PIV相机捕捉膜式传感器上粒子位置，具体如图5所示；
步骤5：通过PIV后处理***计算膜式传感器上粒子位移，通过PIV后处理***的图像处理得到表面的剪切应力分布，具体如图6所示。
本申请的实施优点：本发明根据实际需要灵活制备剪切模量各异的传感器柔性膜，通过简洁的标定，获得确切的剪切模量，结合PIV***与风洞测试，能够高分辨率的测试表面的剪切力分布，提出的剪切应力传感器测试方法对高速列车未来表面剪切力测量应用有重要意义。本发明通过设计的静态标定实验台，使膜式传感器与底部平台一同旋转，基于透明重量块重力沿膜式传感器的平行分量形式提供剪切力，过程易于操作实施，且获取的剪切力数值精准可靠。另外，对标定后的膜式传感器在风洞条件下开展测试，给出了切实可靠的实施方法，参考虚拟粒子的设置有效解决了风洞震动带来的粒子位移干扰；辅助光源的设置，增强了低速下PIV对粒子识别的精度，为表面剪切应力传感器在未来的测量应用提供了新的参考。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种面向列车表面剪切应力的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：基于预估的待测试列车表面所需的剪切模量，制备膜式传感器；
步骤2：将膜式传感器安装在静态标定试验台上，并进行表面像素与实际位移校准；
步骤3：依次旋转标定实验台进行增载和减载测试，并依次进行拍照，通过PIV互相关分析，构建剪切应变与剪切应力的关系，获得传感器的剪切模量；
步骤4：设置辅助光源，于静止状态下通过PIV相机捕捉膜式传感器上的粒子位置；启动风洞开展测试，通过PIV相机捕捉膜式传感器上粒子位置；
步骤5：通过PIV后处理***计算膜式传感器上粒子位移，通过PIV后处理***的图像处理得到表面的剪切应力分布。
2.根据权利要求1所述的面向列车表面剪切应力的测量方法，其特征在于，所述预估的待测试列车表面所需的剪切模量由如下式（1）~（4）确定：
上述式（1）~（4）中，
为摩擦阻力；/>
为平板雷诺数，根据所在位置距平板前缘的距离/>
可以计算得到；/>
为边界层厚度；/>
为空气密度；/>
为来流速度；/>
为剪切应力；
为预估的待测试列车表面所需的剪切模量。
3.根据权利要求1所述的面向列车表面剪切应力的测量方法，其特征在于，所述膜式传感器为硅胶材质，所述膜式传感器为基于不同组分配比和使用不同深度空腔制备出不同剪切模量的膜式传感器。
4.根据权利要求1所述的面向列车表面剪切应力的测量方法，其特征在于，所述标定试验台包括L型支架，所述L型支架上设有半圆形的倾角仪，所述倾角仪相对圆心位置等距离设有弧形槽，所述倾角仪通过圆心和弧形槽活动连接有L型平台，所述L型平台包括底部平台和垂直底部平台的支架，所述支架上设置有垂直所述底部平台的PIV相机。
5.根据权利要求3所述的面向列车表面剪切应力的测量方法，其特征在于，所述底部平台为一有机玻璃板，所述有机玻璃板中间内凹设置一空腔，所述空腔从下往上依次嵌入黑色背景和膜式传感器。
6.根据权利要求1所述的面向列车表面剪切应力的测量方法，其特征在于，所述增载具体为：将重量块放置在膜式传感器上，并将放置有重量块的膜式传感器从水平状态调整成与水平方向呈一定夹角的状态；所述减载具体为：将放置有重量块的膜式传感器从与水平方向呈一定夹角调整为水平状态。
7.根据权利要求1所述的面向列车表面剪切应力的测量方法，其特征在于，所述构建剪切应变与剪切应力的关系由如下式（5）~（6）确定：
上述式（5）~（6）中，
为重量块的质量；/>
为重量块与膜式传感器的接触面积；/>
为标定试验台上的底部平台的倾斜角度；/>
为剪切应力；/>
为剪切应变；/>
为标记粒子的位移；/>
为膜式传感器的厚度。
8.根据权利要求1所述的面向列车表面剪切应力的测量方法，其特征在于，在步骤3中，还包括：旋转标定实验台前的初始水平位置进行拍照。
9.根据权利要求1所述的面向列车表面剪切应力的测量方法，其特征在于，在步骤4之前，还包括：将膜式传感器与传感器底板一起进行安装，在膜式传感器旁边设置一个固定参考虚拟粒子图案，进行风洞测试以实现对风洞振动所致位移的核减。
10.一种用于如权利要求1-9任一所述测量方法的标定试验台，其特征在于，所述标定试验台包括L型支架，所述L型支架上设有半圆形的倾角仪，所述倾角仪相对圆心位置等距离设有弧形槽，所述倾角仪通过圆心和弧形槽活动连接有L型平台，所述L型平台包括底部平台和垂直底部平台的支架，所述支架上设置有垂直所述底部平台的PIV相机。
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