【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于实验测试装置领域，具体涉及一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台。
技术介绍
1、背景导向纹影作为一种能够定量测量流场的实验方法，由于其非接触性、无粒子侵入、操作简便等优势逐渐得到研究人员的重视。背景导向纹影的实验装置包括：背景板、待测流场、数字相机和计算机，其基本原理与传统纹影类似，利用光线通过有密度扰动的流场时发生偏折的特性来获取流场信息。这也导致两者具有一个共同的缺点，测量所得的流场信息是沿光路积分的结果，无法获知复杂流场内部的精细结构。为了克服这一缺点，研究人员采用多个相机和背景板的组合，观测多个视角的流场信息，结合层析算法，定量重构出流场的三维结果。
2、背景导向纹影实验系统需要重点考虑两个参数，背景板到待测流场的距离lb和相机到待测流场的距离lc。两个参数的变化会对测量系统的灵敏度和空间分辨率产生相反的影响，确定它们需要在灵敏度和空间分辨率之间进行折中。相关研究并没有给出具有通用性的数值，往往需要根据具体的待测流场，多次尝试以确定lb和lc的大小。对于二维背景导向纹影实验，改变lb和lc容易实现，而对于三维背景导向纹影实验，改变lb和lc需要考虑实验台架的整体结构。目前应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台通常不便于调节，改变lb和lc需要重新搭建台架，增加实验成本，操作复杂。背景导向纹影实验装置需要具有较强的稳定性，尽可能减小实验台架振动对背景点位移的影响。同时，由于喷管实验装置受到气源管路的限制，通常不可移动，为了便于针对喷流开展其他流场显示和测量实验，要求三维背景导向纹
技术实现思路
1、要解决的技术问题：
2、为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，通过可收扩式相机安装框架的结构特性，实现对相机阵列到喷流实验装置的距离调整；通过可调式背景板的位置调节实现对背景板到喷流实验装置的距离调整；以解决现有的实验台中，背景板到待测流场的距离lb和相机到待测流场的距离lc调节不便的问题。其中固定框架和移动装置，解决了振动问题和移动性问题。
3、本专利技术的技术方案是：一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，包括基础框架、可拆卸安装于基础框架上的可收扩式相机安装框架、可拆卸安装于相机安装框架内侧的可调式背景板安装框架和呈半圆分布的相机阵列、以及喷流实验装置；所述喷流实验装置用于产生喷流待测流场；
4、所述喷流实验装置设置于相机安装框架内的中心附近，通过可收扩式相机安装框架将相机阵列的位置调整为沿待测流场的半圆分布，并通过调节相机安装框架的收扩范围调节相机阵列与喷流实验装置的距离；通过可调式背景板安装框架将背景板调整至与相机阵列相对的位置，并能够调整背景板到喷流实验装置的距离。
5、本专利技术的进一步技术方案是：所述相机安装框架包括作为框架主体的距离调节组件，和用于安装相机阵列的安装组件；所述距离调节组件与基础框架构成截面为八边形的框架结构，通过调节各边之间的连接位置完成截面的收缩和外扩，进而调节安装于其上的相机阵列到喷流实验装置的距离。
6、本专利技术的进一步技术方案是：所述距离调节组件包括7组收尾依次连接的外框架单元，其两个自由端分别与基础框架可拆卸连接，即构成八边形截面框架；所述相机阵列分别通过支撑件和连接件沿周向安装于距离调节组件上部的外框架单元上，且相机的拍摄方向可调。
7、本专利技术的进一步技术方案是：所述外框架单元包括两个平行设置的直杆；所述基础框架作为八边形的底边位于下方；其中竖直设置的两组外框架单元为八边形的两侧边，其4段直杆的顶端外顶角135°斜切处理；与底边平行的顶边、连接于顶边和两侧边之间的两组外框架单元、连接于底边和两侧边之间的两组外框架单元共10段直杆，两端均135°斜切处理；且八边形内角处均由135°角码连接，竖直设置的两组外框架单元与基础框架均由90°角码连接；
8、所述安装组件包括16段短杆作为支撑件，分别垂直固定于位于八边形上方和一侧的外框架单元的两个直杆之间，用以安装沿待测流场半圆分布的16个工业相机并调整相机相对流场中心的角度。
9、本专利技术的进一步技术方案是：所述背景板安装框架包括作为框架主体的安装框架，以及定位安装框架的支撑组件；所述安装框架包括依次收尾连接的4组内框架单元，分别平行于八边形的底边、侧边、及连接于两侧边与底边之间的斜边，与安装相机阵列的4边相对，用于安装背景板；所述支撑组件包括2组支撑框架单元，分别垂直安装于外端的两个内框架单元上，用于将安装框架可拆卸连接于相机安装框架内。
10、本专利技术的进一步技术方案是：所述内框架单元和支撑框架单元均为4个直杆固定成的矩形框架，4组内框架单元之间分别通过45°角码连接，且除竖直设置的内框架单元外其余内框架单元的一端均135°斜切处理；外端的两个内框架单元与两个支撑框架单元之间分别通过90°角码连接，通过调整各内框架单元之间的连接位置调整背景板到待测流场的距离。
11、本专利技术的进一步技术方案是：所述基础框架由4段直杆和4个90°角码连接为矩形框架，水平设置于整个试验台的底部。
12、本专利技术的进一步技术方案是：还包括固定框架，所述固定框架包括对称安装于相机安装框架的两侧的左固定框架和右固定框架；所述左、右固定框架均为立体框架式三脚架，用于支撑个固定相机安装框架。
13、本专利技术的进一步技术方案是：所述基础框架的直杆、相机安装框架的直杆和短杆、背景板安装框架的直杆、及固定框架的构成件均为铝型材。
14、本专利技术的进一步技术方案是：还包括移动装置，由4个福马轮通过4块方形铝型材转接板连接于基础框架的底部，以实现实验台架整体移动和水平调节。
15、有益效果
16、本专利技术的有益效果在于：本专利技术技术方案的喷流测量多相机实验台，相机安装框架采用了收扩式结构，能够根据需要收缩截面或扩张截面，从而调整安装于其上的相机阵列的位置，同时将机安装框架设计为八边形截面的框架，能够精确定位，使得安装时及时定位安装，不会因安装误差影响拍摄效果；其中背景板安装框架为可调式，其与相机安装框架的位置可调，其内各内框架单元之间安装位置可调，便于背景板的位置确定。
17、本专利技术能够实现背景板到待测流场的距离lb和相机到待测流场的距离lc可调，减小由于喷流引起的实验台架振动产生的测量误差，并使实验台架整体可移动。本专利技术的难点在于，调节相机到待测流场的距离时，保证各个相机与流场中心连线的夹角不变；调节背景板到待测流场的距离时，保证各个背景板到流场中心线的距离相等。
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1.一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：包括基础框架、可拆卸安装于基础框架上的可收扩式相机安装框架、可拆卸安装于相机安装框架内侧的可调式背景板安装框架和呈半圆分布的相机阵列、以及喷流实验装置；所述喷流实验装置用于产生喷流待测流场；
2.根据权利要求1所述一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：所述相机安装框架包括作为框架主体的距离调节组件，和用于安装相机阵列的安装组件；所述距离调节组件与基础框架构成截面为八边形的框架结构，通过调节各边之间的连接位置完成截面的收缩和外扩，进而调节安装于其上的相机阵列到喷流实验装置的距离。
3.根据权利要求2所述一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：所述距离调节组件包括7组收尾依次连接的外框架单元，其两个自由端分别与基础框架可拆卸连接，即构成八边形截面框架；所述相机阵列分别通过支撑件和连接件沿周向安装于距离调节组件上部的外框架单元上，且相机的拍摄方向可调。
4.根据权利要求3所述一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：所述
5.根据权利要求1-4任一项所述一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：所述背景板安装框架包括作为框架主体的安装框架，以及定位安装框架的支撑组件；所述安装框架包括依次收尾连接的4组内框架单元，分别平行于八边形的底边、侧边、及连接于两侧边与底边之间的斜边，与安装相机阵列的4边相对，用于安装背景板；所述支撑组件包括2组支撑框架单元，分别垂直安装于外端的两个内框架单元上，用于将安装框架可拆卸连接于相机安装框架内。
6.根据权利要求5所述一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：所述内框架单元和支撑框架单元均为4个直杆固定成的矩形框架，4组内框架单元之间分别通过45°角码连接，且除竖直设置的内框架单元外其余内框架单元的一端均135°斜切处理；外端的两个内框架单元与两个支撑框架单元之间分别通过90°角码连接，通过调整各内框架单元之间的连接位置调整背景板到待测流场的距离。
7.根据权利要求1所述一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：所述基础框架由4段直杆和4个90°角码连接为矩形框架，水平设置于整个试验台的底部。
8.根据权利要求7所述一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：还包括固定框架，所述固定框架包括对称安装于相机安装框架两侧的左固定框架和右固定框架；左、右固定框架均为立体框架式三脚架，用于支撑个固定相机安装框架。
9.根据权利要求8所述一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：所述基础框架的直杆、相机安装框架的直杆和短杆、背景板安装框架的直杆、及固定框架的构成件均为铝型材。
10.根据权利要求9所述一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：还包括移动装置，由4个福马轮通过4块方形铝型材转接板连接于基础框架的底部，以实现实验台架整体移动和水平调节。
...【技术特征摘要】
1.一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：包括基础框架、可拆卸安装于基础框架上的可收扩式相机安装框架、可拆卸安装于相机安装框架内侧的可调式背景板安装框架和呈半圆分布的相机阵列、以及喷流实验装置；所述喷流实验装置用于产生喷流待测流场；
2.根据权利要求1所述一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：所述相机安装框架包括作为框架主体的距离调节组件，和用于安装相机阵列的安装组件；所述距离调节组件与基础框架构成截面为八边形的框架结构，通过调节各边之间的连接位置完成截面的收缩和外扩，进而调节安装于其上的相机阵列到喷流实验装置的距离。
3.根据权利要求2所述一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：所述距离调节组件包括7组收尾依次连接的外框架单元，其两个自由端分别与基础框架可拆卸连接，即构成八边形截面框架；所述相机阵列分别通过支撑件和连接件沿周向安装于距离调节组件上部的外框架单元上，且相机的拍摄方向可调。
4.根据权利要求3所述一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：所述外框架单元包括两个平行设置的直杆；所述基础框架作为八边形的底边位于下方；其中竖直设置的两组外框架单元为八边形的两侧边，其4段直杆的顶端外顶角135°斜切处理；与底边平行的顶边、连接于顶边和两侧边之间的两组外框架单元、连接于底边和两侧边之间的两组外框架单元共10段直杆，两端均135°斜切处理；且八边形内角处均由135°角码连接，竖直设置的两组外框架单元与基础框架均由90°角码连接；
5.根据权利要求1-4任一项所述一种应用于喷流测量的三维背景导向纹影多相机实验台，其特征在于：所述背景板安装框架包括作为框架主体的安...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏祥智，史经纬，周莉，张晓博，王占学，邓文剑，肖洪，黄盛，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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