CN114112791A - 一种便携式双光程纹影仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式双光程纹影仪，包括沿第一光路依次设置的光源、光阑、分光棱镜、第一反射棱镜、第二反射棱镜、凹透镜、凸透镜和平面反射镜，以及沿第二光路依次设置的纹影刀口、第三反射棱镜及摄像机；待测流场位于凸透镜及平面反射镜之间；光源发出的光依次经过光阑、分光棱镜、第一反射棱镜、第二反射棱镜、凹透镜及凸透镜后，第一次经过流场至平面反射镜，由平面反射镜反射第二次经过流场，并依次经过凸透镜、凹透镜、第二反射棱镜、第一反射棱镜至分光棱镜，由分光棱镜反射并经过纹影刀口至第三反射棱镜，由第三反射棱镜反射至摄像机。本发明实施例中纹影仪整体长度在1米以内，便携性好，灵敏度高，可广泛应用于纹影技术领域。

Description

一种便携式双光程纹影仪
技术领域
本发明涉及纹影技术领域，尤其涉及一种便携式双光程纹影仪。
背景技术
纹影技术可将人眼不可见的流体密度变化转化为光强的变化，配合相机可将高速变化的气流的边界层、燃烧、激波，气体内的冷热对流以及风洞或水洞流场等流体现象记录下来。由于需要将非常微小的流体密度变化显示出来，纹影成像系统对光学件的选区及成像系统的搭建，均需较高的光学精度。相关技术中的透射式或反射式纹影系统，其系统长度可达数米，不便于搬运或移动，而且灵敏度也有待提高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种便携式双光程纹影仪，该纹影仪整体长度在1米以内，便携性好，灵敏度高。
本发明实施例提供了一种便携式双光程纹影仪，包括沿第一光路依次设置的光源、光阑、分光棱镜、第一反射棱镜、第二反射棱镜、凹透镜、凸透镜和平面反射镜，以及沿第二光路依次设置的纹影刀口、第三反射棱镜及摄像机；待测流场位于所述凸透镜及所述平面反射镜之间；
所述光源发出的光经过所述光阑至所述分光棱镜，由所述分光棱镜透射后依次由所述第一反射棱镜和所述第二反射棱镜反射至所述凹透镜，由所述凹透镜及所述凸透镜透射后，第一次经过所述待测流场至所述平面反射镜，由所述平面反射镜反射后第二次经过所述待测流场至所述凸透镜，由所述凸透镜及所述凹透镜透射至所述第二反射棱镜，由所述第二反射棱镜及所述第一反射棱镜反射至所述分光棱镜，由所述分光棱镜反射并经过所述纹影刀口至所述第三反射棱镜，由所述第三反射棱镜反射至所述摄像机。
可选地，所述凹透镜及所述凸透镜安装在透镜支架上，所述平面反射镜安装在反射镜支架上，所述透镜支架及所述反射镜支架活动连接。
可选地，所述透镜支架及所述反射镜支架通过滑轨连接。
可选地，所述反射镜支架安装在可调高平台上，所述反射镜支架通过所述可调高平台与所述滑轨解除连接。
可选地，所述光源、所述光阑、所述分光棱镜、所述第一反射棱镜、所述第二反射棱镜、所述凹透镜、所述凸透镜、所述纹影刀口、所述第三反射棱镜及所述摄像机固定一体化安装。
可选地，所述光源、所述第一反射棱镜、所述第二反射棱镜及摄像机均安装在光学平台上。
可选地，所述纹影刀口安装在微调位移台上，所述微调位移台、所述分光棱镜及所述第三反射棱镜均安装在多层竖直平移台。
实施本发明实施例包括以下有益效果：本发明实施例中光源发出的光经过光阑至分光棱镜，由分光棱镜透射后依次由第一反射棱镜和第二反射棱镜反射至凹透镜，由凹透镜及凸透镜透射后，第一次经过待测流场至平面反射镜，由平面反射镜反射后第二次经过待测流场至凸透镜，由凸透镜及凹透镜透射至第二反射棱镜，由第二反射棱镜及第一反射棱镜反射至分光棱镜，由分光棱镜反射并经过纹影刀口至第三反射棱镜，由第三反射棱镜反射至摄像机；通过第一反射棱镜和第二反射棱镜实现了长光程的空间折叠，将纹影仪整体长度控制在1米以内，提高系统便携性；经过凸透镜的光第一次经过流场后由平面反射镜反射第二次经过流场，两次经过流场从而提高灵敏度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种便携式双光程纹影仪的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
如图1所示，本发明实施例提供了一种便携式双光程纹影仪，包括沿第一光路依次设置的光源17、光阑15、分光棱镜10、第一反射棱镜9、第二反射棱镜19、凹透镜6、凸透镜5和平面反射镜3，以及沿第二光路依次设置的纹影刀口12、第三反射棱镜13及摄像机16；待测流场18位于所述凸透镜5及所述平面反射镜3之间；
所述光源17发出的光经过所述光阑15至所述分光棱镜10，由所述分光棱镜10透射后依次由所述第一反射棱镜9和所述第二反射棱镜19反射至所述凹透镜6，由所述凹透镜6及所述凸透镜5透射后，第一次经过所述待测流场18至所述平面反射镜3，由所述平面反射镜3反射后第二次经过所述待测流场18至所述凸透镜5，由所述凸透镜5及所述凹透镜6透射至所述第二反射棱镜19，由所述第二反射棱镜19及所述第一反射棱镜9反射至所述分光棱镜10，由所述分光棱镜10反射并经过所述纹影刀口12至所述第三反射棱镜13，由所述第三反射棱镜13反射至所述摄像机16。
需要说明的是，将光源发出的光在经过纹影刀口之前定义为第一光路，将进入纹影刀口之后的光定义为第二光路。
具体地，光源发出的光束经过光阑滤光变为均匀的点光源，点光源入射并穿过分光棱镜到达第一反射棱镜，通过第一面反射棱镜将光传输到第二反射棱镜，两面反射棱镜实现了长光程的空间折叠，提高系统便携性；光随后从第二反射棱镜反射及凹透镜进入到凸透镜，变成平行光，测试区中流场的扰动，使平行光产生偏折；偏折后的平行光，经平面反射镜的反射再次进入测试区产生二次偏折，增加了光的偏折角度，从而提高了灵敏度。
可选地，如图1所示，所述凹透镜6及所述凸透镜5安装在透镜支架7上，所述平面反射镜3安装在反射镜支架1上，所述透镜支架7及所述反射镜支架1活动连接。
可选地，如图1所示，所述透镜支架7及所述反射镜支架1通过滑轨4连接。
具体地，透镜支架及反射镜支架活动连接，可以调节平面反射镜与凸透镜之间的距离，增大平面反射镜与凸透镜之间测试区的范围，延长光通过的光程，从而放大光的偏折，进一步提高灵敏度。
具体地，采用滑轨活动连接透镜支架及反射镜支架，调节方便快捷。
可选地，如图1所示，所述反射镜支架1安装在可调高平台2上，所述反射镜支架1通过所述可调高平台2与所述滑轨4解除连接。
具体地，反射镜支架依靠可调高平台可独立摆放，进一步扩展流场的测试范围。
相关技术中，透射式或反射式纹影系统，其所有的光学部件，包括反射镜或透镜、纹影光源、纹影刀口、相机架都是分离的，用户在使用时需自行搭建，调节各光学器件之间的位置关系。用户需花费大量时间去搭建或调整系统，用户每一次搭建或调整系统都可能出现偏差，较难保证实验成像的一致性；系统搭建后，若移动系统，则需要重新调节各光学器件之间的位置，相当于重新搭建；这些情况导致纹影仪未能像普通测试工具那样做到即开即用，阻碍纹影技术的普应用。
可选地，所述光源、所述光阑、所述分光棱镜、所述第一反射棱镜、所述第二反射棱镜、所述凹透镜、所述凸透镜、所述纹影刀口、所述第三反射棱镜及所述摄像机固定一体化安装。
可选地，如图1所示，所述光源17、所述第一反射棱镜9、所述第二反射棱镜19及摄像机16均安装在光学平台8上。
可选地，如图1所示，所述纹影刀口12安装在微调位移台11上，所述微调位移台11、所述分光棱镜10及所述第三反射棱镜13均安装在多层竖直平移台14。
本发明实施例中采用一体式设计，将所有的光学部件、光源、成像机构进行集成，所有光学器件已被固定在成品系统中，即便搬动系统也不需要重新调整，用户只需将样品放置于测试区域即可使用，用户无需搭建或调整系统，只需通过滑轨，拉出反射镜即可使用纹影仪。
实施本发明实施例包括以下有益效果：本发明实施例中光源发出的光经过光阑至分光棱镜，由分光棱镜透射后依次由第一反射棱镜和第二反射棱镜反射至凹透镜，由凹透镜及凸透镜透射后，第一次经过待测流场至平面反射镜，由平面反射镜反射后第二次经过待测流场至凸透镜，由凸透镜及凹透镜透射至第二反射棱镜，由第二反射棱镜及第一反射棱镜反射至分光棱镜，由分光棱镜反射并经过纹影刀口至第三反射棱镜，由第三反射棱镜反射至摄像机；通过第一反射棱镜和第二反射棱镜实现了长光程的空间折叠，将纹影仪整体长度控制在1米以内，提高系统便携性；经过凸透镜的光第一次经过流场后由平面反射镜反射第二次经过流场，两次经过流场从而提高灵敏度。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种便携式双光程纹影仪，其特征在于，包括沿第一光路依次设置的光源、光阑、分光棱镜、第一反射棱镜、第二反射棱镜、凹透镜、凸透镜和平面反射镜，以及沿第二光路依次设置的纹影刀口、第三反射棱镜及摄像机；待测流场位于所述凸透镜及所述平面反射镜之间；
所述光源发出的光经过所述光阑至所述分光棱镜，由所述分光棱镜透射后依次由所述第一反射棱镜和所述第二反射棱镜反射至所述凹透镜，由所述凹透镜及所述凸透镜透射后，第一次经过所述待测流场至所述平面反射镜，由所述平面反射镜反射后第二次经过所述待测流场至所述凸透镜，由所述凸透镜及所述凹透镜透射至所述第二反射棱镜，由所述第二反射棱镜及所述第一反射棱镜反射至所述分光棱镜，由所述分光棱镜反射并经过所述纹影刀口至所述第三反射棱镜，由所述第三反射棱镜反射至所述摄像机。
2.根据权利要求1所述的便携式双光程纹影仪，其特征在于，所述凹透镜及所述凸透镜安装在透镜支架上，所述平面反射镜安装在反射镜支架上，所述透镜支架及所述反射镜支架活动连接。
3.根据权利要求2所述的便携式双光程纹影仪，其特征在于，所述透镜支架及所述反射镜支架通过滑轨连接。
4.根据权利要求3所述的便携式双光程纹影仪，其特征在于，所述反射镜支架安装在可调高平台上，所述反射镜支架通过所述可调高平台与所述滑轨解除连接。
5.根据权利要求1所述的便携式双光程纹影仪，其特征在于，所述光源、所述光阑、所述分光棱镜、所述第一反射棱镜、所述第二反射棱镜、所述凹透镜、所述凸透镜、所述纹影刀口、所述第三反射棱镜及所述摄像机固定一体化安装。
6.根据权利要求5所述的便携式双光程纹影仪，其特征在于，所述光源、所述第一反射棱镜、所述第二反射棱镜及摄像机均安装在光学平台上。
7.根据权利要求5所述的便携式双光程纹影仪，其特征在于，所述纹影刀口安装在微调位移台上，所述微调位移台、所述分光棱镜及所述第三反射棱镜均安装在多层竖直平移台。
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