基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量方法与流程

1.本发明属于光学测量与传感领域，具体是指通过应力发光、电致发光和热致发光材料在机械力、电磁场和热流作用下辐射的光信号，为搬移式设备安全性与环境适应性评估提供可定量分析的测量方法，具体是一种基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量方法。


背景技术：

2.六性设计要求包括维修性、测试性、设备保障性、电磁兼容性、安全性和环境适应性，是评估各种设备尤其是搬移式设备在实际工作条件下是否能够稳定运行的重要指标。通常，维修性方面需考虑设备结构、层次、组成、数量，以便于快捷安装和长时使用；测试性方面需考虑各类故障信息，并能通过各种可视化形式对设备工作状态进行识别；设备保障性方面需考虑保障资源是否满足使用要求；电磁兼容性方面需以规定的电磁兼容性为考核指标；安全性设计方面需考虑机械结构、电源安全性、防电击防雷、热安全等内容；环境适应性方面则需考虑高低温防护、抗振动与冲击、湿热等内容。
3.然而，当前六性测试评估往往止步于验证是否满足预设条件，特别是针对安全性和环境适应性的试验评估，缺乏一种非接触的、可定量分析的测量方法。以搬移式设备振动和冲击测试为例，传统的测量方法只能获取设备是否满足振动和冲击要求的测试结果，而无法知悉不满足振动和冲击要求的薄弱环节，换言之，传统的测量方法只能评估设备是否合乎要求，却不能定量指出问题所在，更不能为设备的改进升级提供测量过程中的回溯资料。


技术实现要素：

4.针对现有技术中六性设计要求是评估各种设备特别是搬移式设备在实际工作条件下运行性能的重要指标。然而，当前六性测试评估往往止步于是否满足预设条件，特别是针对安全性和环境适应性的试验评估，缺乏一种非接触的、可定量分析的测量方法的问题，本发明提出了一种基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量方法，基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量方法，可通过多种发光材料辐射光谱的合理配置，对安全性和环境适应性试验评估中的机械性能、电磁性能、热性能等进行分布测量和建模重构，为各种设备特别是搬移式设备的六性指标提供无接触、可定量、可回溯的评估手段，为六性参数优化设计提供重要依据。
5.为了达到上述效果，本发明提供的基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量方法，包括：
6.步骤一、将应力发光材料喷涂于待检测设备表面；
7.步骤二、应力发光材料在机械结构安全性测试和抗振动与冲击环境适应性测试中各种外力的作用下辐射出光信号；
8.步骤三、将电致发光材料喷涂于待检测设备表面，电致发光材料在电源安全性、防
电击防雷安全性测试中各种电磁场的作用下辐射出光信号；
9.步骤四、将热致发光材料喷涂于待检测设备表面，热致发光材料在热安全性、湿热环境适应性测试中各种热流的作用下辐射出光信号；
10.步骤五、通过光电探测器对待检测设备表面进行光辐射探测成像，通过波分复用器分别收集应力发光材料、电致发光材料、热致发光材料产生的不同波长辐射光；
11.步骤六、通过光辐射强度与应力大小、电场强度、热学温度之间的定量关系分别重构待检测设备的应力分布、电场分布、热量分布，形成评估模型。
12.优选的，上述应力发光材料实现动能向光能的转换，在机械力作用下会辐射光信号，光信号强度与应力大小之间满足正相关定量关系。
13.优选的，上述电致发光材料实现电能向光能的转换，在机电磁场作用下会辐射光信号，光信号强度与电场强度之间满足正相关定量关系。
14.优选的，上述热致发光材料实现热能向光能的转换，在热流作用下会辐射光信号，光信号强度与热学温度之间满足正相关定量关系。
15.优选的，上述光电探测器应为阵列型，探测结果为辐射光强度分布而非单一强度值。
16.优选的，上述参量包括但不局限于机械力、电磁场和热流。
17.优选的，上述辐射光信号既可处于可见光波段，也可处于紫外、近红外、中红外、远红外等不可见光波段。
18.一种实现上述基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量方法的系统，包括阵列型光电探测器、成像系统、探测系统以及波分复用器，其特征在于：所述成像系统包括应力光信号成像子系统、电场光信号成像子系统以及热量光信号成像子系统，三个成像子系统从各个角度分别收集光辐射信号，并通过波分复用器将对应应力分布、电场分布、热量分布的三个波长辐射光导入探测器阵列，形成对应的辐射强度分布图像；
19.优选的，上述阵列型光电探测器为相同波长探测器阵列，探测结果为辐射光强度分布而非单一强度值，测得的辐射强度分布图像分别重构出设备表面的应力分布、电场分布、热量分布。
20.优选的，上述成像系统将待检测设备表面光辐射信号分布清晰完整地成像于探测器光敏面，且根据待检测设备大小可进行视场或焦距调整；所述探测系统针对单一参量进行测量，同时对多个参量进行测量；所述波分复用器可嵌入也可独立于成像系统；所述成像系统可根据背景光情况进行遮挡封装/配置带阻滤波器以降低环境光噪声影响。
21.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
22.与现有技术相比，本发明具有以下优势：
23.(1)基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量方法有望解决当前手段仅仅验证六性指标是否满足预设条件的局限性问题，具有无接触、可定量、可回溯等显著优点，可对设备安全性与环境适应性测试过程进行瞬态、立体、多参量同步、可视化建模成像。
24.(2)本发明所述测量方法中，“无接触”体现在测量过程不会对待检测设备机械、电学和热学性能产生强烈影响，对各型各类设备具有普适性；“可定量”体现在能够通过不同波长光辐射强度与应力大小、电场强度、热学温度等指标的对应关系，对待检测设备的应力
分布(而非简单的应力值)、电场分布、热量分布进行准确测量；“可回溯”体现在通过重构建模可实现各种测量结果(随时间演变过程)的立体显示，将应力分布、电场分布和热量分布作为六性测试评估的建档指标存储，既为设备六性评估鉴定提供定量依据，又可为设备六性设计优化提供过程回溯和分析素材。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1示出了本发明基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量方法的系统示意图。
具体实施方式
27.下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
28.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
29.本发明提供一种基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量方法的实施例，将应力发光材料喷涂于待检测设备表面；应力发光材料在机械结构安全性测试和抗振动与冲击环境适应性测试中各种外力的作用下辐射出光信号；利用三个或以上光电探测器对待检测设备表面进行光辐射探测成像；通过光辐射强度与应力大小之间的对应关系重构待检测设备应力分布。相似的，电致发光材料可为电源安全性、防电击防雷安全性等指标提供定量测试手段；热致发光材料可为热安全性、湿热环境适应性等指标提供定量测试手段。通过多种发光材料辐射光谱的合理配置，为各种设备特别是搬移式设备的六性指标提供无接触、可定量、可回溯的评估手段，为六性参数优化设计提供重要依据。
30.本发明提供一种基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量方法的实施例，将应力发光材料喷涂于待检测设备表面，应力发光材料在机械结构安全性测试和抗振动与冲击环境适应性测试中各种外力的作用下辐射出光信号；将电致发光材料喷涂于待检测设备表面，电致发光材料在电源安全性、防电击防雷安全性测试中各种电磁场的作用下辐射出光信号；将热致发光材料喷涂于待检测设备表面，热致发光材料在热安全性、湿热环境适应性测试中各种热流的作用下辐射出光信号；利用三个以上光电探测器对待检测设备表面进
行光辐射探测成像，通过波分复用器将应力发光材料、电致发光材料、热致发光材料产生的不同波长辐射光分别收集；通过光辐射强度与应力大小、电场强度、热学温度之间的定量关系分别重构待检测设备的应力分布、电场分布、热量分布，为各种设备特别是搬移式设备六性指标提供无接触、可定量、可回溯的评估手段，为六性参数优化设计提供重要依据。
31.本发明提供一种基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量方法的实施例，包括：
32.s101、将应力发光材料喷涂于待检测设备表面；
33.s102、应力发光材料在机械结构安全性测试和抗振动与冲击环境适应性测试中各种外力的作用下辐射出光信号；
34.s103、将电致发光材料喷涂于待检测设备表面，电致发光材料在电源安全性、防电击防雷安全性测试中各种电磁场的作用下辐射出光信号；
35.s104、将热致发光材料喷涂于待检测设备表面，热致发光材料在热安全性、湿热环境适应性测试中各种热流的作用下辐射出光信号；
36.s105、通过光电探测器对待检测设备表面进行光辐射探测成像，通过波分复用器分别收集应力发光材料、电致发光材料、热致发光材料产生的不同波长辐射光；
37.s106、通过光辐射强度与应力大小、电场强度、热学温度之间的定量关系分别重构待检测设备的应力分布、电场分布、热量分布，形成评估模型。
38.在一些实施例中，应力发光材料实现动能向光能的转换，在机械力作用下会辐射光信号，光信号强度与应力大小之间满足正相关定量关系。
39.在一些实施例中，电致发光材料实现电能向光能的转换，在机电磁场作用下会辐射光信号，光信号强度与电场强度之间满足正相关定量关系。
40.在一些实施例中，热致发光材料实现热能向光能的转换，在热流作用下会辐射光信号，光信号强度与热学温度之间满足正相关定量关系。
41.在一些实施例中，光电探测器应为阵列型，探测结果为辐射光强度分布而非单一强度值。
42.在一些实施例中，参量包括但不局限于机械力、电磁场和热流。
43.在一些实施例中，辐射光信号既可处于可见光波段，也可处于紫外、近红外、中红外、远红外等不可见光波段。
44.在一些实施例中，应力发光材料包括zns、zns:cu
2
、zns:mn
2
、zns:al
3
/cu
2
、zns:mn
2
/cu
2
、zns:al
3
/mn
2
/cu
2
、sral2o4ca、caznos:sr、caznos:mn、caznos:pr、caznos:ho、caznos:er、caznos:dy、caznos:sm、caznos:eu、caznos:tm、caznos:nd、caznos:yb等其中任意一种。
45.在一些实施例中，电致发光材料主要以有机薄膜材料为主，包括并咔唑、联咔唑类、噻二唑类化合物等，热致发光材料包括掺杂稀土元素四硼酸镁基、锰掺杂三硼酸锂、lif:mg、ti、lif:mg,dy、znal2o4:cr
3
、zns:mn等。
46.应力发光材料可实现动能/电能/热能向光能的转换，在机械力/电磁场/热流作用下会辐射光信号，光信号强度与应力大小/电场强度/热学温度之间满足正相关定量关系；辐射光信号既可处于可见光波段，也可处于紫外、近红外、中红外、远红外等不可见光波段。
47.一种实现基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量方法的系统，包括阵列型
光电探测器、成像系统、探测系统以及波分复用器，成像系统包括应力光信号成像子系统、电场光信号成像子系统以及热量光信号成像子系统，三个成像子系统从各个角度分别收集光辐射信号，并通过波分复用器将对应应力分布、电场分布、热量分布的三个波长辐射光导入探测器阵列，形成对应的辐射强度分布图像；
48.在一些实施例中，阵列型光电探测器为相同波长探测器阵列，探测结果为辐射光强度分布而非单一强度值，测得的辐射强度分布图像分别重构出设备表面的应力分布、电场分布、热量分布。
49.在一些实施例中，成像系统将待检测设备表面光辐射信号分布清晰完整地成像于探测器光敏面，且根据待检测设备大小可进行视场或焦距调整；所述探测系统针对单一参量(机械力、电磁场、热流)进行测量，同时对多个参量进行测量；所述波分复用器可嵌入也可独立于成像系统；所述成像系统可根据背景光情况进行遮挡封装/配置带阻滤波器以降低环境光噪声影响。
50.在一些实施例中，参量包括但不局限于机械力、电磁场和热流，凡通过发光材料产生光辐射信号探测实现其它参量传感的技术均在本发明所述测量方法范畴内；不局限光学探测器数量、建模重构算法和展示形式。
51.本发明提供的实施例中，通过喷涂多种发光材料，可实现机械相关、电磁相关与热相关安全性与环境适应性的同时测量。辐射光谱的合理配置是指，应力发光材料、电致发光材料和热致发光材料的辐射光谱互不重叠且能被同一成像系统接收。
52.如图1所示，本发明提供了一种基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量系统的实施例，具体工作流程是：
53.待检测装备置于测试平台上，在不同机械环境(振动与冲击)、不同电磁环境、不同热环境情况下，对应的应力发光材料、电致发光材料和热致发光材料会将设备表面关键部位的应力分布、电场分布、热量分布信息通过三个不同波长的辐射光展现出来；三个成像系统从各个角度分别收集光辐射信号，并通过波分复用器将对应应力分布、电场分布、热量分布的三个波长辐射光导入探测器阵列，形成对应的辐射强度分布图像；相同波长探测器阵列测得的辐射强度分布图像(三张)可分别重构出设备表面的应力分布、电场分布、热量分布；测量结果既可为六性设计要求中设备安全性与环境适应性优化提升提供重要参考，亦可作为重要参数对设备的安全性与环境适应性进行定量评估。
54.本发明还提供一种计算机可读存储介质的实施例，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
55.与现有技术相比，本发明取得了以下显著效果：
56.(1)基于发光材料的设备安全性与环境适应性测量方法有望解决当前手段仅仅验证六性指标是否满足预设条件的局限性问题，具有无接触、可定量、可回溯等显著优点，可对设备安全性与环境适应性测试过程进行瞬态、立体、多参量同步、可视化建模成像。
57.(2)本发明所述测量方法中，“无接触”体现在测量过程不会对待检测设备机械、电学和热学性能产生强烈影响，对各型各类设备具有普适性；“可定量”体现在能够通过不同波长光辐射强度与应力大小、电场强度、热学温度等指标的对应关系，对待检测设备的应力分布(而非简单的应力值)、电场分布、热量分布进行准确测量；“可回溯”体现在通过重构建模可实现各种测量结果(随时间演变过程)的立体显示，将应力分布、电场分布和热量分布
作为六性测试评估的建档指标存储，既为设备六性评估鉴定提供定量依据，又可为设备六性设计优化提供过程回溯和分析素材。
58.为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本技术时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
59.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
60.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
61.本技术可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本技术，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
62.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
63.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
64.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
65.内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
66.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备
或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
67.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
68.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
69.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。