[0001] 本发明涉及环境模拟测试实验技术领域，特别涉及一种环温‑辐射耦合测试工况下试件热应变的解耦测试方法、一种环温‑辐射耦合测试工况下试件热应变的解耦测试装
置和一种电子设备。

[0002] 环境模拟测试试验，是为了试件在预期的使用、运输或贮存的所有环境下，保持试件功能可靠性而进行的活动。具体地，是在室内条件下，利用人工方法模拟自然环境，包括
强风、高低温、湿度、太阳辐射、降雨降雪等，对不同的试验件开展各种环境因素单一测试实
验或耦合测试实验，以检测在不同环境下试验件的耐受参数，从而为试件在真实环境下的
各项性能指标提供理论支持和实践指导。

[0003] 目前，真实工况下环温和辐射共同作用居多、影响相似、作用最突出。因此，有必要在环境试验舱进行模拟测试，以寻求环温‑辐射耦合作用机理。然而，相关技术中大型环境
实验舱或步入式环境实验舱的设备受测试环境、测试成本的限制，导致大尺度下的环温‑辐
射耦合测试环境难以构建。环境模拟设备在耦合测试工况下会降低各个环境因素单独模拟
工况的极限参数，导致对试件直接的环温‑辐射耦合试验信号与真实工况下的信号之间存
在较大差异。

[0037] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0038] 下面参考附图1‑附图11描述本发明实施例的环温‑辐射耦合测试工况下试件热应变的解耦测试方法、装置和电子设备。

[0039] 本实施例以某市冬季的某一天，保温板的材料从早上4：00到下午20：00受环温和太阳辐射过程所产生的热应变分布为例进行说明。保温板的材料属性如下：长1.2m，宽
0.6m，厚度0.005m，密度为39.25kg/m2，比热容为460J/(kg·K)，导热率为0.085W/(m·K)，
对流换热系数为46W/(m2·℃)，泊松比为0.3。作用于保温板(即试件)的环境温度和辐射图
像，参见图1和图2。对保温板沿长度、宽度方向分别划分120个、60个结点，并选取求解平面
上均匀分布的四个点A(40，20)、B(40，40)、C(80，20)、D(80，40)作为热应变测试信号监测
点，考虑到建筑物遮挡，辐射分布为左下角1/4区域，参见图3。

[0040] 图4是本发明实施例的环温‑辐射耦合测试工况下试件热应变的解耦测试方法的流程示意图。如图4所示，环温‑辐射耦合测试工况下试件热应变的解耦测试方法包括：

[0041] S1，分别构建环温单一测试工况、辐射单一测试工况下，试件热应变测试信号的表达式，得到第一表达式和第二表达式。

[0042] 具体地，第一表达式可为：

[0043]

[0044] 第二表达式为：

[0045]

[0046] 其中，ρ为试件的密度，c为试件的比热容，τ为时间间隔，λ为试件的导热率，h(x,y)为对流换热系数，δ为试件的厚度，x为试件的长度，y为试件的宽度，α为辐射吸收比。

[0047] S2，根据环境温度对第一表达式进行求解，得到环温单一测试工况下的试件热应变测试信号，记为第一热应变测试信号。

[0048] 具体地，对第一表达式进行S域变换，得到第一函数，并根据环境温度的S域函数和第一函数，得到第一热应变测试信号(即第一温度信号)。

[0049] S3，根据环境温度构建环温传递函数，并根据环境温度和传递函数得到弱化环境温度。

[0050] 具体地，构建环温传递函数为 其中， 为弱化环境温度的S域函数，Ta(s)为目标环境温度的S域函数；根据环境温度的S域函数、环温传递函数和目标环境
试验舱提供的温度曲线，得到弱化环境温度的S域函数。作为示例，目标环境温度曲线和弱
化环境温度曲线可参见图5。

[0051] S4，根据弱化环境温度和辐射强度对第二表达式进行求解，得到辐射单一测试工况下的试件热应变测试信号，记为第二热应变测试信号。

[0052] 具体地，对第二表达式进行S域变换，得到第二函数，并根据弱化环境温度的S域函数和第二函数，得到第二热应变测试信号(即第二温度信号)。

[0053] S5，根据传递函数、第一热应变测试信号和第二热应变测试信号，得到环温‑辐射耦合测试工况下的试件热应变测试信号。

[0054] 在本发明的一个实施例中，根据传递函数、第一热应变测试信号和第二热应变测试信号，得到环温‑辐射耦合测试工况下的试件热应变测试信号，如图6所示，包括如下步
骤：

[0055] S51，构建环温‑辐射耦合测试工况下，试件热应变测试信号的表达式，得到第三表达式。

[0056] 具体地，第三表达式为：

[0057]

[0058] S52，根据第一表达式、第二表达式和第三表达式，构建解耦测试表达式。

[0059] 在本发明的一个实施例中，根据第一表达式、第二表达式和第三表达式，构建解耦测试表达式，包括：对第三表达式进行S域变换，得到第三函数；根据第一函数、第二函数、第
三函数，得到解耦测试表达式 其中，T(s)为环温‑辐射耦合测试
工况下的试件热应变测试信号，T1(s)、T2(s)分别为第一热应变测试信号、第二热应变测试
信号。

[0060] 具体地，对环温‑辐射耦合测试工况下的试件热应变测试信号T(s)进行判断，如果T(s)达到精度要求，则输出T(s)；如果没有达到精度要求，则返回步骤S2。

[0061] S53，根据解耦测试表达式、传递函数、第一热应变测试信号和第二热应变测试信号，得到环温‑辐射耦合测试工况下的试件热应变测试信号。

[0062] 如图7(a)‑(d)所示，保温板在该气象下，白天温度可达到17℃，辐射区和非辐射区域温差在2℃。四个点中，处在辐射区域的A点耦合解耦实验数据重合很好，在非辐射区域，
离辐射区域较近的B点重合度也相当好，较远的C、D两点解耦耦合有微小偏差，耦合解耦图
像的趋势基本一致，验证了本发明解耦测试方法的准确性。

[0063] 在本发明的一个实施例中，如图8所示，环温‑辐射耦合测试工况下试件热应变的解耦测试方法还可包括：

[0064] S601，构建试件的二维热应力关系式。

[0065] 具体地，二维热应力关系式为：

[0066]

[0067] 其中，为试件沿长度方向的变形量，为试件沿宽度方向的变形量，μ为泊松比，β为热膨胀系数。

[0068] S602，根据二维热应力关系式和环温‑辐射耦合测试工况下的试件热应变测试信号，得到平面应力状态下，试件主应力、主应变信号。

[0069] 具体地，对主应变信号ε进行判断，如果ε达到精度要求，则输出ε；如果没有达到精度要求，则返回步骤S602。

[0070] 具体地，判断是否达到结束时间，如果达到结束时间，则输出环温‑辐射耦合测试工况下的试件热应变测试信号T(s)和主应变信号ε；如果没有达到结束时间返回步骤S2。

[0071] 按照最大伸长线应变耦合处理得到的处理信号在四点的应变随时间变化曲线，参见图9(a)‑(d)。如图9所示，在该环境参数下，保温板的伸长线主应变ε可达到2.4×10‑5m，
由于保温板为平面导热，非辐射区域较辐射区应变变化延迟大约10h。应变耦合和解耦信号
趋势总体一致，对于处在辐射区域内的A点和离辐射区域较近的B点，受辐射的影响大，得到
的应变耦合和解耦信号偏差较大，相对辐射区较远的C、D的应变耦合和解耦信号偏差小。

[0072] 综上，本发明实施例的环温‑辐射耦合测试工况下试件热应变的解耦测试方法，可解决大型环境实验舱或步入式环境实验舱因测试温度、测试成本限制而造成对试验件无法
开展多环境因素耦合测试的问题；能够利用在环温、辐射单一环境因素解耦测试工况下的
试件热应变测试信号，得到环温‑辐射耦合测试工况下的试件热应变测试信号。

[0073] 对应上述实施例，本发明还提出一种环温‑辐射耦合测试工况下试件热应变的解耦测试装置。

[0074] 如图10所示，本发明实施例的环温‑辐射耦合测试工况下试件热应变的解耦测试装置，包括：构建模块10、第一获取模块20、第二获取模块30、第一计算模块40、第二计算模
块50、第三计算模块60和第四计算模块70。

[0075] 其中，构建模块10，用于分别构建环温单一测试工况、辐射单一测试工况下，试件热应变测试信号的表达式，得到第一表达式和第二表达式；第一获取模块20，用于获取目标
环境温度；第二获取模块30，用于获取辐射强度；第一计算模块40，用于根据目标环境温度
对第一表达式进行求解，得到环温单一测试工况下的试件热应变测试信号，记为第一热应
变测试信号；第二计算模块50，用于根据目标环境温度构建环温传递函数，并根据目标环境
温度和传递函数得到弱化环境温度；第三计算模块60，用于根据弱化环境温度和辐射强度
对第二表达式进行求解，得到辐射单一测试工况下的试件热应变测试信号，记为第二热应
变测试信号；第四计算模块70，用于根据传递函数、第一热应变测试信号和第二热应变测试
信号，得到环温‑辐射耦合测试工况下的试件热应变测试信号。

[0076] 根据本发明实施例的环温‑辐射耦合测试工况下试件热应变的解耦测试装置，实现了在环温、辐射单一环境因素解耦测试工况下的试件热应变测试信号，得到环温‑辐射耦
合测试工况下的试件热应变测试信号。

[0077] 基于上的环温‑辐射耦合测试工况下试件热应变的解耦测试方法，本发明还提出了一种电子设备。

[0078] 在该实施例中，如图11所示，电子设备1000包括存储器100、处理器200，存储器100上存储有计算机程序300，计算机程序300被处理器200执行时，实现上述的环温‑辐射耦合
测试工况下试件热应变的解耦测试方法。

[0079] 本发明实施例的电子设备，在其存储器上存储的与上述环温‑辐射耦合测试工况下试件热应变的解耦测试方法对应的计算机程序被处理器执行时，可实现在环温、辐射单
一环境因素解耦测试工况下的试件热应变测试信号，得到环温‑辐射耦合测试工况下的试
件热应变测试信号。

[0080] 需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可
读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其
他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行
系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、
通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设
备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或
多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只
读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光
盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其
他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必
要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器
中。

[0081] 应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件
或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下
列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路
的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场
可编程门阵列(FPGA)等。

[0082] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何
的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0083] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0084] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0085] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0086] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0087] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。