一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震方法及系统技术方案

技术编号:22051602 阅读:38 留言:0更新日期:2019-09-07 14:04
本发明专利技术公开了一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震方法及系统,包括基于PSD位置传感器的激光焦斑坐标数据采集系统和基于PID控制算法的二维快速摆镜控制系统。本发明专利技术通过高精度的数据采集系统采集焦斑坐标位置,振镜控制器控制振镜振动修正光线的脱靶量,使得标定激光始终入射到PSD位置敏感探测器的中心,设计脱靶量参数自校正PID控制算法,在系统每次上电后,都可自动校准参数,确定系统稳定的条件并保存,系统上电即可自动校准运行,无需人工干预。解决高速风洞工况下纹影仪的图像稳定问题,保障了在恶劣工况引起的复杂环境振动中,纹影图像的稳定性。

A Method and System for Focal Spot Monitoring and Damping of High Speed Wind Tunnel Schlieren Instrument

【技术实现步骤摘要】
一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震方法及系统
本专利技术涉及光斑监测控制
,具体为一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震方法及系统。
技术介绍
由于振动干扰的复杂性,传统的无源隔震技术很难有效的隔离精密设备工作平台的超低频振动信号,因为无源隔振元件的刚度有限,隔振器参数也不能实时调节,有源隔振系统在隔离超低频振动方面相比无源要成效显著些,但是工程实用化都还有一定的距离。在高速风洞纹影仪系统中,风洞开启和关闭的瞬间,强气流冲击造成的环境振动和气流扰动造成的光路偏转,会对纹影光路产生非常大的影响。
技术实现思路
为了解决高速风洞工况下纹影仪的图像稳定问题,本专利技术提供了一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震装置及方法。针对远距离传输中光束指向不稳定造成的到达目标的光斑漂移、抖晃问题,本专利技术以快速摆镜和位置敏感探测器为主要功能模块,设计跟踪系统,建立快速摆镜的控制系统,从而获取反射镜所需转动的角度值,补偿振动引起的光路失调,达到光路稳定、减小光路抖动、降低振动的目的。本专利技术的技术解决方案为提供一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震方法,将标定激光及可见光合束后依次反射至振镜与摆镜;对经摆镜反射后的光束进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震方法,其特征在于:将标定激光及可见光合束后依次反射至振镜与摆镜;对经摆镜反射后的光束进行分束;其中对分束后的标定激光进行位置探测,获得标定激光光斑的位置信息,根据获得的标定激光的位置信息控制摆镜运动,使得标定激光光斑脱靶量为零;分束后的可见光入射至可见光相机。

【技术特征摘要】
1.一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震方法,其特征在于:将标定激光及可见光合束后依次反射至振镜与摆镜;对经摆镜反射后的光束进行分束;其中对分束后的标定激光进行位置探测,获得标定激光光斑的位置信息,根据获得的标定激光的位置信息控制摆镜运动,使得标定激光光斑脱靶量为零;分束后的可见光入射至可见光相机。2.一种实现权利要求1所述方法的高速风洞纹影仪焦斑监测减震系统,其特征在于:沿光路依次设置第一分光镜(3)、第一主反射镜(4)、振镜(7)、摆镜(9)及第二分光镜(10);还包括用于控制振镜转动的振镜控制器(6)、用于控制摆镜摆动的摆镜控制器(8)及分别设置在第一分光镜(3)两个入射光路中的标定激光器(1)及可见光光源(2)、分别设置在第二分光镜(10)两个出射光路中的可见光相机(15)及光斑位置采集处理系统;所述光斑位置采集处理系统包括沿光路依次设置的PSD位置敏感探测器(12)及中央处理器(13);所述中央处理器(13)与摆镜控制器(8)连接;标定激光器(1)发射的标定激光及可见光光源(2)发射的可见光经第一分光镜(3)合束后入射到第一主反射镜(4),光束依次经第一主反射镜(4)、振镜(7)、摆镜(9)反射至第二分光镜(10),第二分光镜(10)将光线分为标定激光和可见光两路;第二分光镜(3)分出的标定激光入射到PSD位置敏感探测器(12),PSD位置敏感探测器(12)感应光信号,并将光斑的位置信息以光电流的形式输入到中央处理器(13),中央处理器(13)对PSD位置敏感探测器(12)输出信号进行解算,解算出光斑在PSD位置敏感探测器(12)上的位置坐标,得出脱靶量数据,并将脱靶量数据反馈至摆镜控制器(8),摆镜控制器(8)控制摆镜(9)转动,使得标定激光一直处于PSD位置敏感探测器(12)的中心位置;第二分光镜(10)分出的可见光光线入射到可见光相机(15),可见光相机(15)对可见光光线曝光成像。3.根据权利要求2所述的高速风洞纹影仪焦斑监测减震系统,其特征在于:所述光斑位置采集处理系统还包括设置在PSD位置敏感探测器...

【专利技术属性】
技术研发人员:谢永军陈磊赵卫朱涛屈恩世许晓斌徐崧博章起华任尚杰马晓宇孙启志彭龙辉
申请(专利权)人:中国科学院西安光学精密机械研究所中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所
类型:发明
国别省市:陕西,61

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