直接纹影成像技术初步研究

发布时间：2022-01-14 18:20

　　根据流场显示使用要求,分析了国内外发展的多种用于流场显示的纹影技术优缺点,研究了聚焦纹影系统组成及其设计思路。根据聚焦纹影技术原理,提出采用LED阵列光源替换菲涅耳透镜的技术方案,该方案不仅能够实现大视场聚焦纹影成像,而且能够对LED光源像切割时实现直接纹影成像。 

【文章来源】：兵器装备工程学报. 2020,41(10)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

基本的透射式纹影系统示意图

反射式纹影是为了提高测试视场大小而提出的另外一种纹影方案[11]，其光学原理图如图2所示。从图2可以看出，光源发出的光束经过聚光镜后可提高其在测试区域的照度，光束穿过狭缝后均匀照射到球面反射镜表面，经反射后再平行经过测试区域，其余光路与透射式纹影方法相同。反射式纹影系统实现了较大测试区域的成像，降低了大口径透镜的制造难度和成本，但反射镜口径大于800 mm时其制造难度和成本同样不可忽视。反射式纹影获得的流场信息仍然是光束沿测试区域路径引起的光线偏折的累积效果。另外，同透射式纹影相比，反射式采用了离轴方式，增加了系统像差，通常采用如图2所示的“Z”型结构最大限度校正系统像差，即光源和成像物镜分布在球面反射镜不同侧。

聚焦纹影技术的发展相对前两种纹影要晚一些。图3为典型的聚焦纹影系统结构，与上述两种纹影的区别是:光路中使用了菲涅耳透镜、源格栅和刀口栅。源格栅和刀口栅都是由明暗相间的条纹组成;刀口栅是源格栅的缩小像，但其明暗条纹刚好与源格栅的相反，因此刀口栅通常采用对源格栅进行照相复制的方法进行制造。在聚焦纹影系统中[12]，通过聚焦透镜，系统可以针对特定平面进行聚焦，在像面上获取的信息主要反映该聚焦平面两侧为一个急剧聚焦区域内密度梯度积分信息，非急剧聚焦区域的信息被作为背景信息模糊掉，从而更能真实反映测试区域某一截面的流场结构。传统纹影与聚焦纹影的扩展函数曲线如图4所示[13],Z1和Z2为光束穿过的流场区域。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于光源拼接的大视场聚焦纹影技术初步研究[J]. 谢爱民,部绍清,罗锦阳.  实验流体力学. 2018(06)
[2]一种流场温度的测量方法[J]. 汤红,侯宏录,李炜龙,胡锐.  自动化仪表. 2018(04)
[3]聚集纹影图像密度场处理技术[J]. 黄训铭,谢爱民,郑蕾,吕治国.  四川兵工学报. 2015(06)
[4]激波风洞流场密度测量的聚焦纹影技术[J]. 谢爱民,黄洁,徐翔,吕治国,宋强,郑蕾,柳森.  实验流体力学. 2013(02)
[5]双截面聚焦纹影技术应用研究[J]. 黄思源,谢爱民,白菡尘.  实验流体力学. 2011(06)



本文编号：3588980