《Sensors and Actuators A: Physical》：A tristimulus value transformation calibration method for spectral emission separation in dual-dye pressure-sensitive paints
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双染料压力敏感涂料通过矩阵基三刺激值变换实现像素级分离，无需额外光学器件，保持全传感器分辨率适用于实时压力映射。实验验证在0.05-758托真空环境中，PtTFPP通道符合Stern-Volmer理论（R2=0.9998），而Coumarin 500保持恒定，证实分离可靠性，为压力-温度同步诊断奠定基础。
Jianya Wei|Zehua Wang|Jingyi Bai|Dana Dabiri
华盛顿大学机械工程系，美国华盛顿州西雅图市 98195
摘要 双染料压力敏感染料（PSP）将压力响应发光体与参考染料或温度染料结合使用，以分别补偿模型的移动或温度变化。然而，准确地区分它们重叠的发射信号仍然是一个挑战。本研究介绍了一种基于矩阵的三刺激值转换方法，该方法将原始的红色-绿色-蓝色图像投影到从色调-饱和度-值过滤的单染料样品中得到的特定染料基向量上。以Pt(II)介体四(五氟苯基)卟啉（PtTFPP）作为压力敏感染料，香豆素500作为参考染料为例。这种分解方法不需要额外的光学设备，并保持了传感器的全部分辨率，因此适用于实时应用。在0.05–758 Torr的真空室中的验证表明，分离出的PtTFPP通道表现出接近线性的Stern–Volmer响应，回归系数为0.9998，而香豆素500通道基本保持恒定，证实了其压力独立性。从单染料和双染料数据中得到的香豆素500与PtTFPP的强度比在整个压力范围内也是线性的，进一步验证了分离的准确性。所提出的工作流程推动了双染料PSP向常规定量压力绘图的进展，并为在空气动力学和其他复杂流动环境中的同时压力-温度诊断奠定了基础。
部分摘录 背景与介绍 压力敏感染料（PSP）是一种用于测量空气动力学测试中表面压力分布的光学技术[1]、[2]。与传统压力传感器相比，PSP提供了一种非侵入式且高分辨率的替代方案，能够在复杂表面上进行连续的压力映射。其薄涂层使其可以应用于细长或可移动的空气动力学部件，而这些部件难以安装传统仪器[3]、[4]。这些优势使PSP成为一种
三刺激值转换的描述 色彩理论表明，通过混合适当量的三种预设颜色（称为原色）可以匹配任何任意颜色。然而，没有唯一的一组原色用于颜色匹配。为此，开发并使用了不同的色彩空间来识别任何任意颜色。最常用的表示方法是电视和显示器中使用的RGB（红-绿-蓝）色彩空间。虽然这种色彩空间非常适合显示硬件，但
薄膜制备与表征 薄膜的制备遵循了我们之前工作[36]中描述的程序。硅溶胶是通过混合0.88 mL三甲氧基(丙基)硅烷、4 mL四乙基正硅酸盐、2.15 mL三乙氧基(辛基)硅烷、6.25 mL乙醇和2 mL HCl（0.1 M）制备的。搅拌1小时后，加入0.5 mL Triton X-100，并继续搅拌10分钟。
对于PtTFPP薄膜，将120 μL浓度为2 mg/mL的PtTFPP溶液、500 μL硅溶胶和580 μL乙醇混合后进行喷涂涂覆，得到
实验装置 图2显示了用于测试三刺激值转换方法实施的实验装置。该系统包括一个铝制真空室，用于对双染料PSP进行压力校准。在真空室的上壁安装了一个光学透明窗口。将双染料PSP样品涂覆在基底上，然后使用胶带将其固定在真空室的内窗上。
紫外线照明由
图像处理 实现了一个自定义的自动化程序，用于解析、处理和组织在涉及压力或温度敏感染料的风洞实验中收集的数据。该程序处理多种输入源，包括在各种采集条件下（平场、环境、暗场）获取的图像以及来自压力传感器的电压信号。
获取的图像根据图5所示的流程图进行处理。对于Pt、C500和原始混合图像集，原始
结果 为了确认C500作为稳定的参考物质，我们首先计算了每个压力点下经过平场校正的仅含Pt和仅含C500的图像集的空间平均发光强度。随着压力的增加，由于淬灭效应，PtTFPP的强度会降低，而C500的平均强度基本保持不变。然后我们将
结论 开发了一种基于矩阵的三刺激值转换（TVT）方法，可以在不使用额外光学设备或相机对准的情况下实现双染料压力敏感染料（PSP）发射信号的分离。使用PtTFPP和香豆素500的单染料样品，在HSV引导的像素过滤后构建特定染料的基向量，并应用封闭形式的线性解来分解双染料图像中的每个像素。在0.05 Torr至758 Torr的真空室中的验证表明
CRediT作者贡献声明 Jianya Wei： 撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，可视化，验证，方法论，研究，正式分析，数据管理，概念化。Zehua Wang： 撰写 – 审稿与编辑，验证，研究，正式分析，数据管理。Jingyi Bai： 验证，软件，数据管理。Dana Dabiri： 撰写 – 审稿与编辑，监督，项目管理，方法论，资金获取，概念化。
利益冲突声明 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢 美国空军科学研究办公室（AFOSR）在Grant No. FA9550-23-1-0243的资助下，由Gregg Abate博士监督，对这项工作提供了财政支持，我们对此表示感谢。部分工作是在华盛顿大学的分子分析设施（NNCI）进行的，该设施部分得到了国家科学基金会（奖项NNCI-2025489和NNCI-1542101）的支持，以及分子工程与科学
Dana Dabiri教授 目前是华盛顿大学航空航天系的教授。他于1985年在加州大学圣地亚哥分校获得机械工程学士学位，1985年在加州大学伯克利分校获得硕士学位，1992年在加州大学圣地亚哥分校获得航空航天与机械工程博士学位。1992年至2001年期间，他在加州理工学院担任博士后研究员和研究科学家。他的研究重点是开发新型和创新测量方法，以便能够测量
