一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统技术方案

一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，包括激光光源系统、匀化系统、纹影系统、数据采集与同步控制系统。同步控制器发出信号控制激光光源系统发出高频脉冲激光，高频脉冲激光经过匀化系统后，形成具有一定发散角度的匀化高频脉冲激光，然后匀化高频脉冲激光进入纹影系统。匀化高频脉冲激光经过第一反射镜传输到第一凹面镜后出射匀化平行高频脉冲激光，经过大型风洞流场后，被第二凹面镜会聚，再经第二反射镜反射，聚焦于纹影系统刀口处。最后，同步控制器控制相机接受瞬态纹影图像，并储存于计算机中。本实用新型专利技术通过增加匀化系统，实现高频脉冲激光以特定角度均匀发散并消去杂光，提高能量利用率，使瞬态纹影技术应用于大型风洞上。

A high speed transient schlieren system used in large wind tunnel

【技术实现步骤摘要】
一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统
本技术属于航空航天实验
，特别是提供了一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统。
技术介绍
传统的纹影法是有Teopler.A于1864年基于纹影仪通对不均匀流场进行显示和测量而提出的光学方法。该方法是利用光在被测量流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度的原理，将流场中密度梯度的变化转变为成像平面上相对光强的变化。传统纹影的光源一般为连续光源，会产生时均效应，导致流场波系结构叠加。因此传统纹影可以观察、分辨出可压缩流场中的激波、压缩波等密度变化剧烈的区域，而其他流场信息不容易被识别出来。随着超声速、高超声速飞行的出现，飞行器周围的流场越来越复杂，导致对风洞流动显示技术的要求越来越高。复杂空间流场，如激波-激波干扰、激波-边界层干扰以及转捩问题，其精细结构测量和时空演变测量已经成为流动显示技术的难题。因此，以纹影系统原理为基础，国内外发展许多高精度、高时空分辨率的测试技术。首先是针对光源方面的改进，国外率先使用火花光源来解决时间分辨率的问题，但是这种方法在一次风洞试验中采集图像少，经济效益低下，现在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：包括激光光源系统、匀化系统、纹影系统、CMOS相机；/n激光光源系统包括高频脉冲激光器(1)、激光器准直器(2)、双分离物镜(3)、光束移动光学元件(4)、双凹透镜(5)、平行导轨(6)；高频脉冲激光器(1)、激光器准直器(2)、双分离物镜(3)、光束移动光学元件(4)依次放置在平行导轨(6)上；双凹透镜(5)安装在平行导轨(6)末端；/n激光光源系统后安装匀化系统，经过匀化系统的光束进入纹影系统；/n纹影系统包括第一反射镜、第一凹面镜、第二凹面镜、第二反射镜和刀口；第一反射镜、第一凹面镜、第二凹面镜、第二反射镜形成Z字型光路；风洞试验段位...

【技术特征摘要】
1.一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：包括激光光源系统、匀化系统、纹影系统、CMOS相机；
激光光源系统包括高频脉冲激光器(1)、激光器准直器(2)、双分离物镜(3)、光束移动光学元件(4)、双凹透镜(5)、平行导轨(6)；高频脉冲激光器(1)、激光器准直器(2)、双分离物镜(3)、光束移动光学元件(4)依次放置在平行导轨(6)上；双凹透镜(5)安装在平行导轨(6)末端；
激光光源系统后安装匀化系统，经过匀化系统的光束进入纹影系统；
纹影系统包括第一反射镜、第一凹面镜、第二凹面镜、第二反射镜和刀口；第一反射镜、第一凹面镜、第二凹面镜、第二反射镜形成Z字型光路；风洞试验段位于第一凹面镜、第二凹面镜之间；第二反射镜反射的光经过刀口切割，CMOS相机采集经过刀口切割后的瞬态密度梯度变化图像。


2.根据权利要求1所述的一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：高频脉冲激光器(1)发出高频脉冲可见光经激光器准直器(2)对准双分离物镜(3)的光心，由双分离物镜(3)进行消像散差，之后通过双凹透镜(5)实现光束的扩束；通过调整光束移动光学元件(4)、双分离物镜(3)、双凹透镜(5)的相对位置，保证最终光束经过第一反射镜充满第一凹面镜。


3.根据权利要求1或2所述的一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：匀化系统包括不同发散角度的光学匀化元件(7)和光阑(8)；由激光光源系统发出的光束首先经过光学匀化元件(7)，形成匀化发散的高频脉冲激光；匀化发散的高频脉冲激光再经过光阑(8)，传...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宇阳，石伟龙，甘才俊，赵学军，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11