一种立式气动光学效应模拟装置属于气动光学技术领域；该气动光学效应模拟装置包括开口向上的黑体，设置在黑体上方开口向下的罐体，黑体的开口与罐体的开口之间通过伸缩结构连接，伸缩结构内部设置有虹膜光圈结构；伸缩结构从内到外依次包括内层伸缩管，保温层和外层伸缩管，内层伸缩管包括设置在中间的非伸缩端和连接在非神缩端两端的伸缩管组成，在非神缩端上安装虹膜光圈结构；虹膜光圈结构包括环形圈，在环形圈上均匀分布的转轴，绕转轴旋转的弧形金属叶片，所述转轴和弧形金属叶片的数量相同，至少为六个；本发明专利技术气动光学效应模拟装置，利用冷热气体形成强烈对流的特性，直接生成产生气动光学效应的气流，实现气动光学效应直接模拟的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种立式气动光学效应模拟装置属于气动光学
技术介绍
飞行器在大气层中高速飞行时，由于其光学头罩与自由来流之间产生真实气体效应、激波诱导边界层分离、无粘流与边界层的相互干扰等，从而产生因气流密度变化、温度变化、组成成分变化及气体分子电离等引起的复杂流场，这对红外成像探测系统造成热、热辐射和图像传输干扰，引起目标偏移、抖动、模糊，这种效应称为气动光学效应。气动光学效应给红外成像末制导带来不利影响，使导引头对目标的探测、跟踪与识别能力下降，进而影响末制导精度。由于流场密度变化，改变了在其中传播的光线的原来路径，产生偏折和相位变化，致使成像平面上造成图像的偏移，模糊，抖动以及能量损失。如果能够探索气动光学退化机理，就能够校正气动光学退化图像，减少像差，提高光学成像质量。可见，探索气动光学退化机理是改善图像质量的关键步骤。探索气动光学退化机理，需要模拟气动光学效应。目前，很多气动光学效应模拟装置都是光学模拟装置，例如申请号为201410456264.8的专利技术专利《基于失真图像的气动光学效应模拟器》，以及算法模拟，例如申请号为201310193486.0的专利技术专利《一种模拟气动光学效应的方法和系统》，这些模拟装置或方法都没有直接生成产生气动光学效应的气流，因此属于间接模拟，而不属于直接模拟，因此距离实际的气动光学效应还有区别。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术公开了一种气动光学效应模拟装置，该模拟装置利用冷热气体形成强烈对流的特性，直接生成产生气动光学效应的气流，实现气动光学效应直接模拟的目的。本专利技术的目的是这样实现的：一种立式气动光学效应模拟装置，包括开口向上的黑体，设置在黑体上方开口向下的罐体，黑体的开口与罐体的开口之间通过伸缩结构连接，所述伸缩结构内部设置有虹膜光圈结构；所述的黑体从内到外依次包括陶瓷层，中间层，冷却层和外壳；所述中间层中间设置有电阻丝，内壁设置有温度传感器，所述冷却层充水；所述罐体顶部设置有开口，开口上设置有盖；所述伸缩结构从内到外依次包括内层伸缩管，保温层和外层伸缩管，所述内层伸缩管包括设置在中间的非伸缩端和连接在非神缩端两端的伸缩管组成，在非神缩端上安装虹膜光圈结构；所述虹膜光圈结构包括环形圈，在环形圈上均匀分布的转轴，绕转轴旋转的弧形金属叶片，所述转轴和弧形金属叶片的数量相同，至少为六个。上述立式气动光学效应模拟装置，还包括水箱和水泵，所述冷却层顶部和底部各有一个出口，水泵将水箱中的水泵入冷却层底部出口，水从冷却层顶部出口流回水箱。上述立式气动光学效应模拟装置，所述盖为炉圈结构，包括多个直径不同、依次相套、截面为阶梯结构的环形圈。上述立式气动光学效应模拟装置，所述罐体为伸缩结构。以上立式气动光学效应模拟装置，还包括光学成像系统，所述光学成像系统包括光源，针孔，准直透镜，光栅，物镜和图像传感器；光源发出的光束，经过针孔形成点光源，再经过准直透镜准直后形成平行光束，照亮光栅，所述光栅与图像传感器分别设置在物镜的物方和像方；其中，光源，针孔，准直透镜和光栅设置在黑体内部，图像传感器设置在罐体内部，物镜设置在黑体内部或罐体内部。所述光栅能够在其所在平面内旋转90度。有益效果：第一、由于采用黑体与罐体开口相对的方式设置，因此能够利用冷热气体形成强烈对流的特性，直接生成产生气动光学效应的气流，实现气动光学效应直接模拟的目的；第二、由于黑体的开口与罐体的开口之间通过伸缩结构连接，调节伸缩结构的长度，能够改变冷热气体的对流强烈，进而改变气体湍流参数，因此能够改变气动光学效应模拟效果，进而增大本专利技术气动光学效应模拟装置的模拟范围；第三、由于设置有虹膜光圈结构，通过旋转弧形金属叶片，改变气流通孔大小，进而能够改变冷热气体的对流强烈，即改变气体湍流参数，因此能够改变气动光学效应模拟效果，进而增大本专利技术气动光学效应模拟装置的模拟范围。附图说明图1是本专利技术立式气动光学效应模拟装置的结构示意图。图2是黑体的结构示意图。图3是伸缩结构的结构示意图。图4是虹膜光圈结构的结构示意图。图5是具体实施例二中黑体的结构示意图。图6是盖的结构示意图。图7是本专利技术立式气动光学效应模拟装置中光学成像系统的结构示意图。图中：1黑体、11陶瓷层、12中间层、13冷却层、14外壳、2罐体、3伸缩结构、31内层伸缩管、32保温层、33外层伸缩管、4虹膜光圈结构、41环形圈、42转轴、43弧形金属叶片、5盖、6水箱、7水泵、8光学成像系统、81光源、82针孔、83准直透镜、84光栅、85物镜、86图像传感器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术具体实施方式作进一步详细描述。具体实施例一本实施例的立式气动光学效应模拟装置，结构示意图如图1所示。该立式气动光学效应模拟装置包括开口向上的黑体1，设置在黑体1上方开口向下的罐体2，黑体1的开口与罐体2的开口之间通过伸缩结构3连接，所述伸缩结构3内部设置有虹膜光圈结构4；所述的黑体1从内到外依次包括陶瓷层11，中间层12，冷却层13和外壳14；所述中间层12中间设置有电阻丝，内壁设置有温度传感器，所述冷却层13充水；黑体1的结构示意图如图2所示；所述罐体2顶部设置有开口，开口上设置有盖5；所述伸缩结构3从内到外依次包括内层伸缩管31，保温层32和外层伸缩管33，所述内层伸缩管31包括设置在中间的非伸缩端和连接在非神缩端两端的伸缩管组成，在非神缩端上安装虹膜光圈结构4；伸缩结构3的结构示意图如图3所示；所述虹膜光圈结构4包括环形圈41，在环形圈41上均匀分布的转轴42，绕转轴42旋转的弧形金属叶片43，所述转轴42和弧形金属叶片43的数量相同，至少为六个；虹膜光圈结构4的结构示意图如图4所示。具体实施例二本实施例的立式气动光学效应模拟装置，在具体实施例一的基础上，进一步限定还包括水箱6和水泵7，所述冷却层13顶部和底部各有一个出口，水泵7将水箱6中的水泵入冷却层13底部出口，水从冷却层13顶部出口流回水箱，如图5所示。这种结构设计，利用水的慢导热性，既实现了对陶瓷层11和中间层12的保温，确保气动光学效应模拟装置所模拟气动光学效应的稳定性，又实现了对外壳14的冷却，确保实验安全。具体实施例三本实施例的立式气动光学效应模拟装置，在具体实施例一的基础上，进一步限定所述盖5为炉圈结构，包括多个直径不同、依次相套、截面为阶梯结构的环形圈，如图6所示，图6展示的是三个环形圈相叠加及叠加后炉圈结构的示意图。这种结构设计，可以通过调整环形圈的数量，实现调整盖5的开口大小，进而在不改变其他结构、参数和技术指标的前提下，改变气动光学效应模拟效果，进而增大本专利技术气动光学效应模拟装置的模拟范围。具体实施例四本实施例的立式气动光学效应模拟装置，在具体实施例一的基础上，进一步限定所述罐体2为伸缩结构。这种结构设计，可以通过调整罐体2的长度，实现在不改变其他结构、参数和技术指标的前提下，改变气动光学效应模拟效果，进而增大本专利技术气动光学效应模拟装置的模拟范围。具体实施例三和具体实施例四中，通过改变盖5的开口大小或改变罐体2的长度来改变气动光学效应模拟效果，进而增大本专利技术气动光学效应模拟装置的模拟范围，是采用气流进行气动光学效应直接模拟才具有的特性，该特性不仅在现有技术中没有说明，而且也超出了本领域技术人员的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种立式气动光学效应模拟装置，其特征在于，包括开口向上的黑体（1），设置在黑体（1）上方开口向下的罐体（2），黑体（1）的开口与罐体（2）的开口之间通过伸缩结构（3）连接，所述伸缩结构（3）内部设置有虹膜光圈结构（4）；所述的黑体（1）从内到外依次包括陶瓷层（11），中间层（12），冷却层（13）和外壳（14）；所述中间层（12）中间设置有电阻丝，内壁设置有温度传感器，所述冷却层（13）充水；所述罐体（2）顶部设置有开口，开口上设置有盖（5）；所述伸缩结构（3）从内到外依次包括内层伸缩管（31），保温层（32）和外层伸缩管（33），所述内层伸缩管（31）包括设置在中间的非伸缩端和连接在非神缩端两端的伸缩管组成，在非神缩端上安装虹膜光圈结构（4）；所述虹膜光圈结构（4）包括环形圈（41），在环形圈（41）上均匀分布的转轴（42），绕转轴（42）旋转的弧形金属叶片（43），所述转轴（42）和弧形金属叶片（43）的数量相同，至少为六个。
【技术特征摘要】
1.一种立式气动光学效应模拟装置，其特征在于，包括开口向上的黑体（1），设置在黑体（1）上方开口向下的罐体（2），黑体（1）的开口与罐体（2）的开口之间通过伸缩结构（3）连接，所述伸缩结构（3）内部设置有虹膜光圈结构（4）；所述的黑体（1）从内到外依次包括陶瓷层（11），中间层（12），冷却层（13）和外壳（14）；所述中间层（12）中间设置有电阻丝，内壁设置有温度传感器，所述冷却层（13）充水；所述罐体（2）顶部设置有开口，开口上设置有盖（5）；所述伸缩结构（3）从内到外依次包括内层伸缩管（31），保温层（32）和外层伸缩管（33），所述内层伸缩管（31）包括设置在中间的非伸缩端和连接在非神缩端两端的伸缩管组成，在非神缩端上安装虹膜光圈结构（4）；所述虹膜光圈结构（4）包括环形圈（41），在环形圈（41）上均匀分布的转轴（42），绕转轴（42）旋转的弧形金属叶片（43），所述转轴（42）和弧形金属叶片（43）的数量相同，至少为六个。2.根据权利要求1所述的立式气动光学效应模拟装置，其特征在于，还包括水箱（6）和水泵（7），所述冷却层（13）顶部和底部各有一个出口，水泵（7）将...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵烟桥，于博洋，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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