爆炸力学试验存在微秒/纳秒级瞬态过程、超大变形梯度、强冲击干扰、极端同步要求等严苛测试痛点，传统单点引伸计、应变片接触式测量存在加载干涉、仅单点数据、无法捕捉全场失效演化等固有短板。

新拓三维携自主研发XTDIC-SPARK高速三维数字图像相关（HS-DIC）测量系统亮相第十五届全国爆炸力学学术会议，面向爆炸冲击场景推出成套非接触全场动态测量解决方案，同步展示多类爆炸力学经典试验落地案例，为瞬态冲击力学观测提供可视化量化手段。

一、高速DIC技术原理与设备优势

数字图像相关（DIC）技术依托双目立体视觉成像+散斑图像灰度匹配算法，通过前后帧试件表面散斑灰度关联求解三维位移、全场应变场；高速HS-DIC搭配高速摄像机，适配爆炸、冲击、穿甲、霍普金森杆等高应变率瞬态试验场景。

新拓三维XTDIC-SPARK三维高速测量系统核心性能：

1、采集帧率突破100万fps，纳秒级曝光时序控制，完整捕捉冲击波传播、裂纹瞬态萌生扩展、结构瞬时失效全过程；

2、亚像素跟踪精度达0.01px，鲁棒相关算法抑制强光、图像噪声、镜头畸变干扰；

3、硬同步触发模块，实现高速相机、脉冲光源、冲击加载设备、外部传感器时序精准对齐；

4、非接触全场测量，无附加载荷干扰，输出全场位移、应变、变形演化曲线等量化数据。

高速DIC技术的典型应用包括（但不限于）：碰撞测试、爆炸试验、冲击试验、跌落试验、振动分析等。接下来分享几个高速DIC技术在高速碰撞变形测试中的应用。

三、爆炸力学领域典型高速DIC技术工程应用案例

案例1：穿甲弹高速冲击穿透瞬态变形全场分析

试验研究目标：量化穿甲弹撞击靶板、弹体穿透、弹芯断裂全过程三维变形、位移演化，支撑弹道极限测算与弹药弹道性能评估。

试验核心难点

1、千米级冲击速度下试件表面散斑极易脱落丢失特征点；

2、发射装置、高速相机、补光光源多设备同步触发时序难以匹配；

3、高速成像运动模糊、光照突变、镜头畸变大幅降低相关计算精度。

高速DIC技术成套解决方案

1、基材免底漆特种耐高温高附着力散斑制备工艺，冲击过程不脱落；

2、高速同步采集卡搭建统一时序链路，加载、成像、传感信号微秒级同步；

3、全分辨率相机标定流程，搭配抗噪声增量相关算法，保障极端工况测量稳定性。

试验输出成果

高速DIC技术完整获取弹体冲击全过程三维位移云图、单点位移时序曲线，精准捕捉弹托分离、弹芯挤压变形、断裂失效关键节点变形量，实现弹道冲击行为量化表征。

案例2：分离式霍普金森杆（SHPB）高应变率板材变形监测

试验研究目标：测定金属/复合材料在10²~10⁴ s⁻¹高应变率下杨氏模量、泊松比、应力波传播规律、动态应力-应变本构关系，是爆炸、冲击工况材料基础性能表征标准试验。

试验核心难点

1、冲击加载窗口仅微秒级，时空分辨率要求极高；

2、板材剧烈塑性变形带来大梯度应变，常规DIC算法易失相关；

3、瞬时冲击振动易造成散斑特征模糊、特征点丢失。

高速DIC技术成套解决方案

1、高帧率大动态范围高速成像单元，提升瞬态变形图像信噪比；

2、应变率自适应DIC迭代计算框架，强化大变形区域匹配稳定性；

3、哑光高对比度耐高温散斑喷涂工艺，保证全加载周期特征识别。

试验输出成果

输出板材全场位移、主应变分布云图，清晰还原冲击载荷下塑性变形区域演化规律，精准提取高应变率下材料动态力学参数。

案例3：高速压缩载荷下材料瞬态裂纹扩展演化观测

试验研究目标：捕捉脆性/韧性材料高速压缩加载中裂纹起裂、稳定扩展、失稳断裂全过程，量化裂纹张开位移、裂纹扩展速率，评估结构抗冲击安全裕度。

试验核心难点

高速冲击加载易造成方形试件滑移、定位偏移；

裂纹扩展微秒级瞬时发生，常规成像无法捕捉完整演化序列；

裂纹区域应变梯度突变，易出现计算失相关。

高速DIC技术成套解决方案

多向螺栓锁紧式方形试件工装，消除冲击位移；

高速相机 + 同步脉冲频闪光源，同步采集连续变形图像序列；

裂纹边界识别后处理模块，自动提取裂纹宽度、扩展长度时序数据。

试验输出成果

生成全过程位移/应变云图、多监测点裂纹宽度变化曲线，直观区分起裂临界载荷、失稳断裂阈值，量化损伤演化规律。

四、技术总结

高速DIC技术突破传统爆炸力学测试单点、接触式局限，XTDIC-SPARK三维高速测量系统可覆盖穿甲冲击、SHPB 高应变率试验、爆炸毁伤、高速压缩、跌落碰撞、振动瞬态响应全场景，为爆炸冲击动力学基础研究、军工弹药性能评估、防护结构优化提供高精度、可视化、全时域量化测试手段。

五、用户关注FAQ

Q1：高速DIC技术和普通静态DIC核心区别？

A：静态DIC帧率多为几十～几百fps，适用于准静态拉伸/弯曲；高速 HS-DIC搭载千帧——百万帧级高速相机、纳秒同步模块，专门适配微秒级高应变率冲击、爆炸、穿甲瞬态试验，算法针对大变形、运动模糊做专项优化。

Q2：穿甲弹高速冲击时散斑脱落如何解决？

A：采用无底漆高温耐磨特种散斑工艺，搭配低粘度高附着力基底涂层，同时优化成像曝光时间减少运动模糊，提升特征点留存率。

Q3：霍普金森杆试验如何实现相机与冲击加载精准同步？

A：高速DIC测量系统配套多通道高速同步采集卡，冲击触发信号同步传输至高速相机与频闪光源，时序误差控制在百纳秒以内。

Q4：高速DIC技术能否同时输出应力、应变、位移多维度数据？

A：高速DIC测量系统可同步接入万能试验机、霍普金森杆力传感器载荷信号，将力-时间曲线与DIC全场应变场耦合，自动生成应力-应变本构曲线。