CN110987174A - 光线平行度检测装置及应用该装置的多孔喷雾测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于柴油机燃油系统喷雾形态测试技术领域，具体涉及一种光线平行度检测装置及应用该装置的多孔喷雾测试系统。本发明的光线平行度检测装置，可以对光线微小的不平行度进行数倍放大，从而直观的观察出光线是否平行，对于提高光学测试的测试精度和测试清晰度，增大测试结果的信噪比具有重要意义。本发明的应用光线平行度检测装置的多孔喷雾测试系统使用光线平行度检测装置进行检测，保证只有当光线绝对平行时测试系统才能正常工作，从而提高光学测试的测试精度和测试清晰度，增大测试结果的信噪比。
Description
技术领域
本发明属于柴油机燃油系统喷雾形态测试技术领域，具体涉及一种光线平行度检测装置及应用该装置的多孔喷雾测试系统。
背景技术
光学测试在不同的领域都具有很大的实用价值和广泛的应用，随着被测对象复杂程度的提高和测试环境的恶劣，从不同的角度提高光学测试的测试精度和测试清晰度，增大测试结果的信噪比，已经成为越来越重要的研究方向。
在绝大多数光学测试的过程中，都要使用平行光来充当测量光线，因此需要将点光源或线光源发出的非平行光经过整理变为平行光参与测量，光学测试的原理决定了平行光线的平行度对测试结果有着极其重要的影响。
然而目前的光学测试中没有专用的、用于评价光线平行度的设备，因此在光学实验的过程中主要依靠设备参数和观测光斑大小确定光线是否为平行光，这是不精确的。
发明内容
本发明的目的在于提供可对光学测试中光线的平行度进行检测，保证只有当光线绝对平行时测试系统才能正常工作，从而提高光学测试的测试精度和测试清晰度，增大测试结果的信噪比的一种光线平行度检测装置。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：由不同密度的平面透镜组成，所有平面透镜按照密度顺序逐次排列紧密贴合，其中密度值最小的平面透镜的密度值大于空气的密度；被检测光线从密度最大的透镜方向入射；当被检测光线为平行光线时，由于平行光线在不同密度的透镜之间同时发生折射，穿过该光线平行度检测装置之后的光线仍然是平行光线；当被检测光线为发散光线时，由于不同角度的光线折射情况的差异，穿过该光线平行度检测装置之后的光线会行成一个中心较暗，外围较亮的光环；当被检测光线为汇聚光线时，穿过该光线平行度检测装置之后的光线会形成一个中间较亮，四周较暗的光斑。
本发明的目的还在于提供一种应用光线平行度检测装置的多孔喷雾测试系统。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括高强度LED阵列光源、狭缝、第一凸透镜、第二凸透镜、光线平行度检测装置、分光镜、定容弹、刀口和高速摄像机；所述的光线平行度检测装置由不同密度的平面透镜组成，所有平面透镜按照密度顺序逐次排列紧密贴合，其中密度值最小的平面透镜的密度值大于空气的密度；所述的定容弹一端设有玻璃端盖，另一端设有平面镜端盖，在平面镜端盖上设有多孔喷油器；高强度LED阵列光源发出的光线经过狭缝后变为线状发散光，线状发散光经第一凸透镜折射变为平行光线，平行光线从光线平行度检测装置中密度最大的透镜方向射入，经过光线平行度检测装置后射入到分光镜中，穿过分光镜的光线射向定容弹，光线穿过定容弹的玻璃端盖后进入定容弹内部的测试流场区域，光线经定容弹的平面镜端盖反射反向传播再次到达分光镜，光线被分光镜反射到第二凸透镜进行汇聚后经刀口切割进入高速摄像机；所述的光线平行度检测装置对经过第一凸透镜折射后的光线的平行度进行判定，若光线为绝对的平行光线，则高速摄像机中能看到清晰的测试视野；若光线中包含发散光线，则光线平行度检测装置会对微弱的发散光线进行多次重复发散，使高速摄像机中看到的是一个中心较暗，四周较亮的光环；若光线中包含汇聚光线，则光线平行度检测装置会对微弱的汇聚光线进行多次重复汇聚，使高速摄像机中看到的是一个中心较亮，四周较暗的光斑；因此只有在经过第一凸透镜折射后的光线绝对平行时，高速摄像机才能清晰成像；当定容弹内无流场变化时，光线始终保持平行，并最终在刀口处汇聚进入高速摄像机，此时摄像机内显示的是一个亮度均匀的测试区域；当定容弹内出现变化的流场时，由于流场密度的不同，平行光线会发生不同程度的偏折，偏折后的光线无法汇聚到刀口处的焦点上，因此会被刀口阻挡，被阻挡的光线先前所在的位置就会在摄像机中生成一个较暗的区域，因此能够测出喷雾流场的形态变化。
本发明的有益效果在于：
本发明的光线平行度检测装置，可以对光线微小的不平行度进行数倍放大，从而直观的观察出光线是否平行，对于提高光学测试的测试精度和测试清晰度，增大测试结果的信噪比具有重要意义。本发明的应用光线平行度检测装置的多孔喷雾测试系统使用光线平行度检测装置进行检测，保证只有当光线绝对平行时测试系统才能正常工作，从而提高光学测试的测试精度和测试清晰度，增大测试结果的信噪比。
附图说明
图1为本发明的光线平行度检测装置示意图。
图2为本发明的应用光线平行度检测装置的多孔喷雾测试系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
本发明设计了一种基于放大法的平行光线平行度检测装置及应用该装置的多孔喷雾测试系统。涉及柴油机燃油系统喷雾形态测试领域。本发明的一种基于放大法的平行光线平行度检测装置，解决了传统喷雾形态测试系统中测试平行光线平行度较低且无法实质性提高的问题。该装置提高了喷雾测试实验过程中的测试精度和图像清晰度，具有较大的创新性和实用价值。
如图1所示，一种基于放大法的平行光线平行度检测装置，主要使用不同密度的平面透镜组叠加而成，不同密度的平面透镜按照密度顺序逐次排列紧密贴合，相邻透镜之间的密度值差异较大，透镜中密度最小值要大于空气的密度，被检测光线从密度较大的透镜方向入射。该种平行光线平行度检测装置主要用来检测光学实验中可见光光束的平行度。当平行光线照射到该平行光线平行度检测装置时，由于平行光线在不同密度的透镜之间同时发生折射，因此穿过该装置之后的光线仍然是平行光线；当被检测光线为发散光线时，由于不同角度的光线折射情况的差异，穿过该装置之后的发散光线会行成一个中心较暗，外围较亮的较大的光环，当被检测光线为汇聚光线时，穿过该装置之后的光线会形成一个中间较亮，四周较暗的较小的光斑，通过观察穿过测试装置的光环或光斑的光强变化和尺寸，就可以清晰的判断被检测光束的平行度。多组平面透镜的密度分别为a1.a2.a3...an，且a1＜a2＜a3＜...＜an。平面透镜外部尺寸相同，按照密度a1＜a2＜a3＜...＜an的顺序依次排列。测试过程中，平面透镜组密度最大的一侧面向被测光线，密度最小的一侧背向被测光线。
本发明的基于放大法的平行光线平行度检测装置，可以对光线微小的不平行度进行数倍放大，从而直观的观察出光线是否平行，对于提高光学测试的测试精度和测试清晰度，增大测试结果的信噪比具有重要意义。
如图2所示，一种应用光线平行度检测装置的多孔喷雾测试系统，包括高强度LED阵列光源1、狭缝2、第一凸透镜3、第二凸透镜7、光线平行度检测装置、分光镜4、定容弹5、刀口8和高速摄像机9。定容弹一端设有玻璃端盖，另一端设有平面镜端盖10，在平面镜端盖上设有多孔喷油器6。该测试系统的测试原理为：高强度LED阵列光源发出的光线经过狭缝后变为线状发散光，发散光经第一凸透镜折射变为平行光线，若不加装该平行光线平行度检测装置，则该平行光线穿过分光镜和定容弹上的石英玻璃端盖进入定容弹内部的测试流场区域，然后经平面镜端盖反射反向传播再次到达分光镜，被分光镜反射到第二凸透镜进行汇聚，当定容弹内无流场变化时，光线始终保持平行，并最终在刀口处汇聚进入高速摄像机，此时摄像机内显示的是一个亮度均匀的测试区域，当定容弹内出现变化的流场时，由于流场密度的不同，平行光线会发生不同程度的偏折，偏折后的光线无法汇聚到刀口处的焦点上，因此会被刀口阻挡，被阻挡的光线先前所在的位置就会在摄像机中生成一个较暗的区域，因此能够测出喷雾流场的形态变化。但在实际的操作过程中，由于部件的加工误差和手动操作的精度限制以及用肉眼观察光线平行度的不可靠性，光源发出的光线经狭缝和第一凸透镜之后无法保证绝对平行，这会给测试结果带来误差。该平行光线平行度检测装置能够对第一凸透镜之后光线的平行度进行判定，若光线为绝对的平行光线，则相机中能看到清晰的测试视野。若光线不是绝对的平行光线，则该基于放大法的平行光线平行度检测装置会对微弱的发散光线进行多次重复发散，使相机中看到的是一个中心较暗，四周较亮的光环；相反，该装置会对微弱的汇聚光线进行多次重复汇聚，使相机中看到的是一个中心较亮，四周较暗的光斑。该基于放大法的平行光线平行度检测装置保证了只有在被检测光线绝对平行时，整套测试系统才能清晰成像，降低了测试系统的不精确性。
被测光线经过该基于放大法的平行光线平行度检测装置后，光路照射到高速摄像机中，通过观察穿过测试装置的光环或光斑的光强变化和其在高速相机中的尺寸，就可以清晰的判断被检测光束的平行度。本发明的使用光线平行度检测装置进行检测，保证只有当光线绝对平行时测试系统才能正常工作，从而提高光学测试的测试精度和测试清晰度，增大测试结果的信噪比。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种光线平行度检测装置，其特征在于：由不同密度的平面透镜组成，所有平面透镜按照密度顺序逐次排列紧密贴合，其中密度值最小的平面透镜的密度值大于空气的密度；被检测光线从密度最大的透镜方向入射；当被检测光线为平行光线时，由于平行光线在不同密度的透镜之间同时发生折射，穿过该光线平行度检测装置之后的光线仍然是平行光线；当被检测光线为发散光线时，由于不同角度的光线折射情况的差异，穿过该光线平行度检测装置之后的光线会行成一个中心较暗，外围较亮的光环；当被检测光线为汇聚光线时，穿过该光线平行度检测装置之后的光线会形成一个中间较亮，四周较暗的光斑。
2.一种应用光线平行度检测装置的多孔喷雾测试系统，其特征在于：包括高强度LED阵列光源、狭缝、第一凸透镜、第二凸透镜、光线平行度检测装置、分光镜、定容弹、刀口和高速摄像机；所述的光线平行度检测装置由不同密度的平面透镜组成，所有平面透镜按照密度顺序逐次排列紧密贴合，其中密度值最小的平面透镜的密度值大于空气的密度；所述的定容弹一端设有玻璃端盖，另一端设有平面镜端盖，在平面镜端盖上设有多孔喷油器；高强度LED阵列光源发出的光线经过狭缝后变为线状发散光，线状发散光经第一凸透镜折射变为平行光线，平行光线从光线平行度检测装置中密度最大的透镜方向射入，经过光线平行度检测装置后射入到分光镜中，穿过分光镜的光线射向定容弹，光线穿过定容弹的玻璃端盖后进入定容弹内部的测试流场区域，光线经定容弹的平面镜端盖反射反向传播再次到达分光镜，光线被分光镜反射到第二凸透镜进行汇聚后经刀口切割进入高速摄像机；所述的光线平行度检测装置对经过第一凸透镜折射后的光线的平行度进行判定，若光线为绝对的平行光线，则高速摄像机中能看到清晰的测试视野；若光线中包含发散光线，则光线平行度检测装置会对微弱的发散光线进行多次重复发散，使高速摄像机中看到的是一个中心较暗，四周较亮的光环；若光线中包含汇聚光线，则光线平行度检测装置会对微弱的汇聚光线进行多次重复汇聚，使高速摄像机中看到的是一个中心较亮，四周较暗的光斑；因此只有在经过第一凸透镜折射后的光线绝对平行时，高速摄像机才能清晰成像；当定容弹内无流场变化时，光线始终保持平行，并最终在刀口处汇聚进入高速摄像机，此时摄像机内显示的是一个亮度均匀的测试区域；当定容弹内出现变化的流场时，由于流场密度的不同，平行光线会发生不同程度的偏折，偏折后的光线无法汇聚到刀口处的焦点上，因此会被刀口阻挡，被阻挡的光线先前所在的位置就会在摄像机中生成一个较暗的区域，因此能够测出喷雾流场的形态变化。
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