一种双光路同步观测纹影系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种双光路同步观测纹影系统，包括光源、平面镜、双刀口、CCD相机和四个凹面镜；光源形成两条光路；其特征在于，CCD相机数量为一个，CCD相机位于直接向CCD相机反射光的凹面镜的焦点上，平面镜位于直接向平面镜反射光的凹面镜的焦点上；在平面镜和CCD相机之间设置双刀口，两条光路分别进入双刀口的两个刀口；平面镜和直接向CCD相机反射光的凹面镜位于不同光路上。该系统的两条光路同时进入同一个CCD相机，因此CCD相机能够同时获得被测流场的两个二维平面上的信息，实现被测流场的三维同步观测。的三维同步观测。的三维同步观测。

【技术实现步骤摘要】
一种双光路同步观测纹影系统


[0001]本技术属于光学观测
，具体涉及一种双光路同步观测纹影系统。

技术介绍

[0002]纹影仪是流体力学试验的一种常用流场观测装置，其利用透光流场中流体的密度梯度产生的光线偏折观察流场结构，在超声速风洞试验和燃烧试验观测中尤为常见。
[0003]普通单光路纹影仪每次观测得到的结果只是流场结构的一种二维信息，并不能准确反应流场结构的三维信息；若要采用单光路纹影仪观测流场结构的三维信息，则需要通过改变观测方向进行两次观测，但这两次观测结果所获得的流场信息又缺乏同步性，尤其是对于超声速流场中的激波或震荡的火焰这一类非稳态流场而言，即便有两次观测结果，也只能反应一段时间内流场结构的三维叠加信息，无法对流场结构进行三维同步观测。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本技术拟解决的技术问题是，提供一种双光路同步观测纹影系统；该纹影系统通过一个CCD相机获得被测流场两个二维平面上的信息，实现被测流场的三维同步观测。
[0005]本技术解决所述技术问题采用的技术方案是：
[0006]一种双光路同步观测纹影系统，包括光源、平面镜、双刀口、CCD相机和四个凹面镜；光源形成两条光路；其特征在于，CCD相机数量为一个，CCD相机位于直接向CCD相机反射光的凹面镜的焦点上，平面镜位于直接向平面镜反射光的凹面镜的焦点上；在平面镜和CCD相机之间设置双刀口，两条光路分别进入双刀口的两个刀口；平面镜和直接向CCD相机反射光的凹面镜位于不同光路上。
[0007]所述两条光路由一个单光源通过分光件提供，分光件为具有两个狭缝的分光板。
[0008]所述两条光路由两个单光源分别通过各自的分光件提供；一个分光件为具有一个通光孔的通光板，另一个分光件由半透镜和具有一个通光孔的通光板共同构成。
[0009]该系统包括光源、平面镜、分光件、双刀口、CCD相机和四个凹面镜；四个凹面镜以被测流场为圆心呈圆周设置，相邻两个凹面镜之间的夹角为90
°
；光源和CCD相机分别位于被测流场的左、右两侧；分光件位于光源的一侧，光源产生的光经过分光件后被分成两路；其中一条光路呈Z字型路径从被测流场的前侧依次经过两个相对的凹面镜后被反射，被反射的光路再经过双刀口后照射至CCD相机的镜头上；另一条光路呈Z字型路径从被测流场的前侧或后侧依次经过另外两个相对的凹面镜后被反射，被反射的光路再依次经过平面镜和双刀口后照射至CCD相机的镜头上；两条光路经过被测流场时相互垂直，且被测流场位于两条光路的垂直交点上；光源位于接收光源发出光路的凹面镜的焦点上，位于相对位置上的两个凹面镜的焦距相同；CCD相机位于直接向CCD相机反射光的凹面镜的焦点上，平面镜位于直接向平面镜反射光的凹面镜的焦点上。
[0010]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0011]本技术产生两条相互垂直且经过被测流场的光路，这两条光路同时进入同一个CCD相机，因此CCD相机能够同时获得被测流场的两个二维平面上的信息，实现被测流场的三维同步观测。与单光路纹影仪相比，本技术不需要对被测流场进行两次不同角度的观测，同时也避免了在两次观测之间由于时间间隔等因素产生的观测误差。与现有的双光路纹影系统相比，本技术只用一个CCD相机，大大降低了试验成本。本技术适用于同步观测三维超声速流场或燃烧流场。
附图说明
[0012]图1是本技术的实施例1的各个部件的位置示意图；
[0013]图2是本技术的实施例1的单光源、遮光罩与分光板的安装示意图；
[0014]图3是本技术的双刀口的结构示意图；
[0015]图4是本技术的通光板的结构示意图；
[0016]图5是本技术的实施例2的各个部件的位置示意图；
[0017]图6是本技术的实施例3的各个部件的位置示意图；
[0018]附图标记说明：1
‑
一号单光源；2
‑
分光板；3
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遮光罩；4
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一号凹面镜；5
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二号凹面镜；6
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三号凹面镜；7
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四号凹面镜；8
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一号平面镜；9
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双刀口；10
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CCD相机；11
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被测流场；12
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右侧狭缝；13
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左侧狭缝；14
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右刀口；15
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左刀口；16
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二号平面镜；17
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半透镜；18
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通光板；19
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通光孔；20
‑
二号单光源。
具体实施方式
[0019]下面给出本技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本技术，不限制本申请权利要求的保护范围。
[0020]本技术提供了一种双光路同步观测纹影系统(简称纹影系统)，包括光源、遮光罩3、分光件、双刀口9、CCD相机10和四个凹面镜；四个凹面镜以被测流场11为圆心呈圆周设置，相邻两个凹面镜之间的夹角为90
°
；光源和CCD相机10分别位于被测流场11的左、右两侧；遮光罩3的一端设有开口，遮光罩3罩在光源的四周，分光件位于遮光罩3开口的一侧，使光源产生的光从遮光罩3的开口射出，经过分光件后被分成两路；其中，一条光路呈Z字型路径从被测流场11的前侧依次经过两个相对的凹面镜后被反射，被反射的光路再经过双刀口9的一个刀口后照射至CCD相机10的镜头上，使CCD相机10拍摄一张二维图像；另一条光路呈Z字型路径从被测流场11的前侧或后侧依次经过另外两个相对的凹面镜后被反射，被反射的光路再依次经过一个平面镜和双刀口9的另一个刀口后照射至CCD相机10的镜头上，使CCD相机10拍摄另一张二维图像；两条光路经过被测流场11时相互垂直，且被测流场11位于两条光路的垂直交点上，因此这两张二维图像在空间上相互垂直；光源位于接收光源发出光路的凹面镜的焦点上，保证两组相对凹面镜之间的光路相互垂直；
[0021]相对位置上的两个凹面镜的焦距相同，相对位置上的两个凹面镜之间的距离根据试验空间大小和光源的光照强度确定；试验空间大，可以考虑较大焦距的凹面镜，使得各个部件之间的安装距离较远，但是大焦距需要选用光照强度大的光源，保证进入CCD相机10的光照强度在长距离传递过程中，发生衰减后仍能够达到观测的要求；CCD相机位于直接向CCD相机10反射光的凹面镜的焦点上，平面镜位于直接向平面镜反射光的凹面镜的焦点上。
[0022]本技术的工作原理和工作流程是：
[0023]本技术利用的原理是盖斯定律，即气体流场的密度ρ变化与气体折射率n两者之间存在线性关系；光线经过流体区域后被折射，利用光在气体流场的折射率变化正比于气流密度，因此气流密度的变化可以直接反映为光的折射率变化，而气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双光路同步观测纹影系统，包括光源、平面镜、双刀口、CCD相机和四个凹面镜；光源形成两条光路；其特征在于，CCD相机数量为一个，CCD相机位于直接向CCD相机反射光的凹面镜的焦点上，平面镜位于直接向平面镜反射光的凹面镜的焦点上；在平面镜和CCD相机之间设置双刀口，两条光路分别进入双刀口的两个刀口；平面镜和直接向CCD相机反射光的凹面镜位于不同光路上。2.根据权利要求1所述的双光路同步观测纹影系统，其特征在于，所述两条光路由一个单光源通过分光件提供，分光件为具有两个狭缝的分光板。3.根据权利要求1所述的双光路同步观测纹影系统，其特征在于，所述两条光路由两个单光源分别通过各自的分光件提供；一个分光件为具有一个通光孔的通光板，另一个分光件由半透镜和具有一个通光孔的通光板共同构成。4.根据权利要求1所述的双光路同步观测纹影系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田亮，袁稼辀，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：