一种升降式大视场纹影仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种升降式大视场纹影仪，该纹影仪包括底座、升降机构、支撑框架、相机、刀口和抛物面反射镜，升降机构设置在底座的两端，支撑框架的两端水平固定架设在升降机构上，支撑框架的一端设置光学固定板，相机和刀口分别通过第一XY升降台、第二XY升降台设在光学固定板上，设置了刀口的第二XY升降台的一侧设有点光源，抛物面反射镜通过镜面固定架固定在镜框内，镜框竖直固定在支撑框架的另一端；其中刀口位于相机和抛物面反射镜之间，且相机、刀口和抛物面反射镜在同一条直线上；刀口和抛物面反射镜之间靠近抛物面反射镜一端的底座上设有烛台。该纹影仪结构简单，成本低，采用小口径的抛物面反射镜，就可获得大视场纹影图像。

【技术实现步骤摘要】
一种升降式大视场纹影仪
本技术涉及纹影仪
，具体是一种升降式大视场纹影仪。
技术介绍
纹影技术是一种用于透明介质流场的非接触式光学测量技术。纹影原理测试可以追溯到17世纪，人们通过刀口实验把任何在表面观察不可见的气流变为可见。进入20世纪，纹影技术逐渐成为流体动力学家实验室里的一种重要工具。随着航空工业的快速发展，对大型的纹影设备的迫切需求逐渐体现。对于能够容纳全尺寸设备和人员的纹影系统的潜在应用不胜枚举。大型工业风洞的光学设施尺寸范围通常在0.4m至0.75m。在纹影系统中，视场越大，需要的抛物面反射镜面积也越大。传统纹影系统通常需要安装大口径抛物面反射镜，受光学加工技术所限，大口径的抛物面反射镜加工成本十分昂贵，且实验条件苛刻。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种升降式大视场纹影仪，该纹影仪结构简单，成本低，采用小口径的抛物面反射镜，就可以获得大视场纹影图像。实现本技术目的的技术方案是：一种升降式大视场纹影仪，包括底座、升降机构、支撑框架、相机、刀口和抛物面反射镜，升降机构分别设置在底座的两端，支撑框架的两端水平固定架设在升降机构上，支撑框架的一端设置光学固定板，相机和刀口分别通过第一XY升降台、第二XY升降台设在光学固定板上，设置了刀口的第二XY升降台的一侧设有点光源，抛物面反射镜通过镜面固定架固定在镜框内，镜框竖直固定在支撑框架的另一端；其中刀口位于相机和抛物面反射镜之间，且相机、刀口和抛物面反射镜在同一条直线上；刀口和抛物面反射镜之间靠近抛物面反射镜一端的底座上设有烛台。所述的支撑框架的四周设有角度传感器，角度传感器与控制器连接。所述的升降机构，包括步进电机、第一丝杆升降机和第二丝杆升降机，步进电机与控制器连接，步进电机的输出轴与第一丝杆升降机的传动轴的一端连接，第一丝杆升降机的传动轴的另一端通过联轴器与第二丝杆升降机的传动轴连接；第一丝杆升降机和第二丝杆升降机的升降丝杆的上端与支撑框架连接，下端可穿过底座进行升降。所述的升降机构，升降的最大高度为450mm。所述的抛物面反射镜的焦距为750mm。所述的刀口，位于抛物面反射镜正前方约1450-1550mm处。上述一种升降式大视场纹影仪的使用方法，包括如下步骤：1）将安装有抛物面反射镜的镜框竖直固定在支撑框架上，调整底座使底座上表面水平且稳定，调节第一丝杆升降机和第二丝杆升降机的升降丝杆，保证每一侧的升降丝杆上端面在同一高度；2）打开角度传感器和控制器的电源开关，支撑框架上的角度传感器向控制器发送倾角数据，控制器根据倾角数据向步进电机发送信号，步进电机驱动丝杆升降机，使底座两端的丝杆升降机的升降丝杆的上端面均处于同一高度；3）打开点光源，刀口附近出现圆形光斑，调节第一XY升降台使圆形光斑最小且刀口将光斑一分为二；4）调节第二XY升降台使相机的光圈对准刀口处的光斑，调整相机参数，使相机的取景器中观察到明亮清晰的镜面图像；5）在烛台上放置待测流场，等待待测流场稳定后，通过步进电机调整升降丝杆，使升降丝杆位于最低位置，相机拍摄第一张照片，同时控制步进电机，使升降机构带动支撑框架以5mm/s的速度匀速水平上升，相机每间隔1秒进行一张照片曝光，待升降机构上升至最高升程后，输出第一张合成纹影照片；6）控制步进电机，使升降机构带动支撑框架以5mm/s的速度匀速水平下降，相机每间隔1秒进行一张照片曝光，待升降机构下降至最低位置后，相机输出第二张合成纹影照片；7）实验结束后，移去烛台上的待测流场，关闭电源，等待下一次实验。本技术提供的一种升降式大视场纹影仪及其使用方法，该纹影仪通过在支撑框架的两端安装两组升降机构，每组分别由一台步进电机和两台丝杆升降机组成，避免了通过机械传动单动力升降机构难以保证铝型材框架水平的问题；支撑框架的四周各安装一个角度传感器，通过电信号反馈控制两组升降机构的运动，实现光学部位在工作时保持水平。刀口、相机均安装在XY轴升降台上，在安装光路时可以通过微调来控制各光学组件的相对位置，降低了光学设备的安装难度。通过升降机构可以实现纹影仪的光学部分上下移动，实现竖直方向上流场的多张拍摄。每次实验可生成两张竖直方向上大视场纹影图像，相较于等效口径的抛物面反射镜成本大大降低。附图说明图1为一种升降式大视场纹影仪的结构示意图；图2为刀口和相机安装在光学固定板上的结构示意图；图3为升降机构的结构示意图；图4为升降机构的剖视图；图中：1.底座2.烛台3.支撑框架4.镜框5.抛物面反射镜6.升降机构7.相机8.刀口9.角度传感器10.光学固定板11.点光源12.第二XY升降台13.第一XY升降台14.步进电机15.第一丝杆升降机16.升降丝杆17.传动轴18.联轴器19.第二丝杆升降机20.底座开孔21.底座空心支柱。具体实施方式下面结合附图和实施例对本
技术实现思路
做进一步阐述，但不是对本技术的限定。如图1、图2所示，一种升降式大视场纹影仪，包括底座1、升降机构6、支撑框架3、相机7、刀口8和抛物面反射镜5，升降机构6分别设置在底座1的两端，支撑框架3的两端水平固定架设在升降机构6上，支撑框架3的一端设置光学固定板10，相机7和刀口8分别通过第一XY升降台13、第二XY升降台12设在光学固定板10上，设置了刀口8的第二XY升降台12的一侧设有点光源11，抛物面反射镜5通过镜面固定架固定在镜框4内，镜框4竖直固定在支撑框架3的另一端；其中刀口8位于相机7和抛物面反射镜5之间，且相机7、刀口8和抛物面反射镜5在同一条直线上；刀口8和抛物面反射镜5之间靠近抛物面反射镜5一端的底座1上设有烛台2。所述的支撑框架3的四周设有角度传感器9，角度传感器9与控制器连接。所述的升降机构6，包括步进电机14、第一丝杆升降机15和第二丝杆升降机19，步进电机14与控制器连接，步进电机14的输出轴与第一丝杆升降机15的传动轴17的一端连接，第一丝杆升降机15的传动轴17的另一端通过联轴器18与第二丝杆升降机19的传动轴连接；第一丝杆升降机15和第二丝杆升降机19的升降丝杆16的上端与支撑框架3连接，下端可穿过底座1上设置的开孔20伸入底座1的中空支柱21内进行升降。所述的升降机构6，升降的最大高度为450mm。所述的抛物面反射镜5的焦距为750mm。所述的刀口8，位于抛物面反射镜5正前方约1500mm处。上述一种升降式大视场纹影仪的使用方法，包括如下步骤：1）将安装有抛物面反射镜5的镜框4竖直固定在支撑框架3上，调整底座1使底座2上表面水平且稳定，调节第一丝杆升降机15和第二丝杆升降机19的升降丝杆16，保证每一侧的升降丝杆16上端面在同一高度；2）打开角度传感器9和控制器的电源开关，支撑框架3上的角度传感器9向控制器发送倾角数据，控制器根据倾角数据向步进电机14发送信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种升降式大视场纹影仪，其特征在于，包括底座、升降机构、支撑框架、相机、刀口和抛物面反射镜，升降机构分别设置在底座的两端，支撑框架的两端水平固定架设在升降机构上，支撑框架的一端设置光学固定板，相机和刀口分别通过第一XY升降台、第二XY升降台设在光学固定板上，设置了刀口的第二XY升降台的一侧设有点光源，抛物面反射镜通过镜面固定架固定在镜框内，镜框竖直固定在支撑框架的另一端；其中刀口位于相机和抛物面反射镜之间，且相机、刀口和抛物面反射镜在同一条直线上；刀口和抛物面反射镜之间靠近抛物面反射镜一端的底座上设有烛台。/n

【技术特征摘要】
1.一种升降式大视场纹影仪，其特征在于，包括底座、升降机构、支撑框架、相机、刀口和抛物面反射镜，升降机构分别设置在底座的两端，支撑框架的两端水平固定架设在升降机构上，支撑框架的一端设置光学固定板，相机和刀口分别通过第一XY升降台、第二XY升降台设在光学固定板上，设置了刀口的第二XY升降台的一侧设有点光源，抛物面反射镜通过镜面固定架固定在镜框内，镜框竖直固定在支撑框架的另一端；其中刀口位于相机和抛物面反射镜之间，且相机、刀口和抛物面反射镜在同一条直线上；刀口和抛物面反射镜之间靠近抛物面反射镜一端的底座上设有烛台。


2.根据权利要求1所述的一种升降式大视场纹影仪，其特征在于，所述的支撑框架的四周设有角度传感器，角度传感器与控制器连接。


3.根据权利要求1所述的一种升...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱海东，陈曦，吴敏，杨凯迪，刘鹏，张明元，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：广西;45