CN115015040A - 一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统，包括设置于风洞试验段右观察口外侧的发射端主镜机构，设置在所述发射端主镜机构的前方一侧的光源发射机构，设置于风洞试验段左观察口外侧的接收端主镜机构，设置在所述接收端主镜机构的前方一侧的接收端机构，所述光源发射机构、发射端主镜机构、接收端机构、接收端主镜机构呈Z字形布局；且所述光源发射机构中设置的光源包括白色光源和不同颜色的多个彩色光源。本发明采用分体积木和功能分层式结构，合理减小设备的外形尺寸，并通过Z字形布局优化光路设计，提高光学系统成像质量，设备整体调试便利，具有空间占用面积小、提高调试效率、保障纹影成像效果、适用性强的有益效果。

Description

一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统

技术领域

本发明涉及纹影光学系统，更具体的说，本发明涉及一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统。

背景技术

在现有技术中，纹影系统常采用纹影法进行观测，其基本原理是利用光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度进行测量，广泛用于观测气流的边界层、燃烧、激波、气体内的冷热对流以及风洞或水洞流场。纹影法具有结构简单、成像技术好、精度高等优势，将人眼不可见的流体密度转化为光强信息记录下来，特别是彩色纹影技术的发展，使得拍摄的图像更加美观。

彩色纹影的基本原理与黑白纹影相同，所不同的是对偏折大小和偏折方向不同的光线加以不同的颜色。彩色纹影相对于黑白纹影具有更加鲜明的优势：

（1）彩色纹影比黑白纹影灵敏更高，流场图像信息量更大，可识别程度更高；

（2）固体模型的轮廓在彩色纹影流场图像中呈黑色，气动干扰则呈彩色，这样易于流场边界的诊断和分析；

（3）彩色更能引起人们的兴趣，并易于研究纹影照片中所记录的细节流场结构；

（4）彩色纹影可以根据色彩的变化进行定量分析，降低了由于光线强度不同带来的干扰。

目前常用的彩色纹影一般采用彩色光源或者彩色刀口。采用彩色光源形成的彩色纹影效果比彩色刀口形成的彩色纹影效果饱和度更高、亮度更大、稳定性更好。然而在现有技术中，纹影系统均为一体式结构设备占据空间大，在使用多种颜色的彩色光源时，势必会造成光斑难以在同一平面上、刀刃切割繁琐、调试不方便等问题。虽然彩色纹影整体优势大于黑白纹影，但是在特定的观测情况下，黑白纹影成像效果好于彩色纹影的成像效果。

因此，一种在同一纹影系统中保留黑白纹影的同时也添加多种颜色的彩色纹影，并且空间占用面积小、提高调试效率、保障纹影成像效果、适用性强的分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统显得尤为重要。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统，包括设置于风洞试验段右观察口外侧的发射端主镜机构，设置在所述发射端主镜机构的前方一侧的光源发射机构，设置于风洞试验段左观察口外侧的接收端主镜机构，设置在所述接收端主镜机构的前方一侧的接收端机构；

所述光源发射机构、发射端主镜机构、接收端机构、接收端主镜机构呈Z字形布局；

且所述光源发射机构中设置的光源包括白色光源和不同颜色的多个彩色光源。

优选的是，其中，所述光源发射机构包括：

第一防振台，其设置在所述发射端主镜机构的前方一侧；

第一调节台，其设置在所述第一防振台上；

光源狭缝装置，其固定连接在所述第一调节台的调节座上。

所述接收端机构包括：

第二防振台，其设置在所述接收端主镜机构的前方一侧；

第二调节台，其设置在所述第二防振台上；

刀口成像装置，其固定连接在所述第二调节台的调节座上。

优选的是，其中，所述发射端主镜机构与所述接收端主镜机构规格相同，且所述发射端主镜机构包括：

第三防振台，其设置于风洞试验段右观察口外侧；

主镜，其通过主镜支撑系统设置在所述第三防振台上。

优选的是，其中，所述光源狭缝装置包括：

发射端箱体，其固定连接在所述第一调节台的调节座上；

五合一LED光纤光源箱，其设置在所述第一调节台上；

五孔狭缝，其通过第一支撑机构滑动设置在所述发射端箱体内，所述五孔狭缝通过五根光纤与所述五合一LED光纤光源箱连接；

第一反射镜，其通过第一调整机构架设在所述发射端箱体内的一侧，且所述第一反射镜与所述五孔狭缝相对应，且所述发射端箱体对应所述第一反射镜的反射光路开设有第一开口。

优选的是，其中，所述第一支撑机构包括：

蜗轮蜗杆箱，其滑动设置在所述发射端箱体内；

用于连接所述五孔狭缝的连接筒，其一端部固定连接在所述蜗轮蜗杆箱的蜗轮内，且所述蜗轮蜗杆箱对应所述连接筒开设有光路开口。

优选的是，其中，所述第一调整机构包括：

旋转座，其固定连接在所述发射端箱体内的一侧；

旋转台，其可转动的设置在所述旋转座的上方；

U形反射镜支架，其通过至少四根光轴固定连接在所述旋转台的上方；

用于固定连接所述第一反射镜的环形框架，其铰接在所述U形反射镜支架内，且所述环形框架的底端与所述U形反射镜支架滑动连接。

优选的是，其中，所述五合一LED光纤光源箱包括：

光源箱体，其设置在所述第一调节台上；

白色光源发射器，其设置在所述光源箱体内，且所述白色光源发射器通过光纤与所述五孔狭缝连接；

不同颜色的四个彩色光源发射器，其对称的设置在所述光源箱体内，且各所述彩色光源发射器分别通过光纤与所述五孔狭缝连接；

散热风扇，其贯通连接在所述光源箱体的一侧。

优选的是，其中，所述五孔狭缝包括：

狭缝外壳，其外侧与所述连接筒固定连接，且所述狭缝外壳的两侧中间位置均贯通设置有第一光路孔，所述第一光路孔与所述连接筒位于同一轴心；

光纤插口，其滑动设置在所述狭缝外壳内；

狭缝片，其固定连接在所述光纤插口的末端中间位置，且所述狭缝片的中间位置开设有第一狭缝，所述第一狭缝通过光纤与所述白色光源发射器连接，所述狭缝片上以所述第一狭缝为中心还对称的开设有四个第二狭缝，且各所述第二狭缝分别通过光纤与各所述彩色光源发射器连接。

优选的是，其中，所述刀口成像装置包括：

接收端箱体，其固定连接在所述第二调节台的调节座上；

四刃刀口，其通过第二支撑机构滑动设置在所述接收端箱体内，且所述第二支撑机构与所述第一支撑机构的规格相同；

第二反射镜，其通过第二调整机构架设在所述接收端箱体内的一侧，且所述第二调整机构与所述第一调整机构的规格相同，所述第二反射镜与所述四刃刀口相对应，且所述接收端箱体对应所述第二反射镜的光路开设有第二开口；

分光镜，其通过第三调整机构架设在所述接收端箱体内的中间位置，且所述分光镜与所述四刃刀口相对应，所述第三调整机构与所述第一调整机构的规格相同；

摄像机，其通过第一调节支架架设在所述接收端箱体内，且所述摄像机与所述分光镜的一侧分光光路相对应；

照相机，其通过第二调节支架架设在所述接收端箱体内，且所述照相机与所述分光镜的另一侧分光光路相对应。

优选的是，其中，所述主镜支撑系统包括：

底座，其设置在所述第三防振台上；

U形支撑架体，其滑动设置在所述底座上，且所述U形支撑架体内设置有升降装置；

升降托盘，其设置在所述升降装置上；

U形调节支架，其可转动连接在所述升降托盘上，且所述U形调节支架的底部设置有偏航调节机构，所述偏航调节机构与所述升降托盘传动连接；

用于固定所述主镜的主镜镜架，其铰接在所述U形调节支架的中间位置；

俯仰调节机构，其设置在所述U形调节支架的顶部，且所述俯仰调节机构与所述主镜镜架传动连接。

本发明至少包括以下有益效果：

其一，本发明采用分体积木和功能分层式结构，同时合理减小设备的外形尺寸，并通过Z字形布局优化光路设计，提高光学系统成像质量，设备整体调试便利，具有空间占用面积小、提高调试效率、保障纹影成像效果、适用性强的有益效果。

其二，本发明使用彩色光源作为彩色纹影的加色方式，彩色光源形成的彩色纹影比彩色刀口形成的彩色纹影饱和度更高、亮度更大、稳定性更好。五合一LED光纤光源箱、五孔狭缝和四刃刀口的综合使用实现了在同一纹影系统中保留了黑白纹影的同时也添加了多种颜色的彩色纹影。

其三，在本发明中，五合一LED光纤光源箱将白光光源与其他四种颜色的彩色光源设置在同一箱体结构内，黑白纹影与彩色纹影切换方便，光源亮度连续可调。箱体的布局结构节省了空间、减轻了重量、减少了设备调试的时间与人力成本，从而提高了调试效率。五孔狭缝上的五孔排布，合理的将多种颜色的LED光斑尽可能的投影在同一平面上，使得多种彩色混合光源的彩色纹影成像效果更加优良。四刃刀口的结构可以用一个刀刃单独控制白光的切割量或用四个刀刃分别控制四种彩色光的切割量，这种结构使得黑白纹影和彩色纹影切换时不必更换刀口，节省了调试时间。使得刀口调节更加方便可控，进而使纹影成像效果更加优良。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的侧视图（图2a为接收端主镜机构侧视图、图2b为接收端机构侧视图、图2c为风洞试验段侧视示意图、图2d为光源发射机构侧视图、图2e为发射端主镜机构侧视图）。

图3为本发明的光源狭缝装置外部结构示意图。

图4为本发明的光源狭缝装置内部结构示意图。

图5为本发明的第一支撑机构连接示意图。

图6为本发明的蜗轮蜗杆箱内部结构示意图。

图7为本发明的光纤支撑机构结构示意图。

图8为本发明的第一调整机构结构示意图。

图9为本发明的旋转座结构示意图。

图10为本发明的旋转台结构示意图。

图11为本发明的U形反射镜支架结构示意图。

图12为本发明的五合一LED光纤光源箱结构示意图。

图13为本发明的光源连接示意图。

图14为本发明的光源发射器结构示意图。

图15为本发明的五孔狭缝外部结构示意图。

图16为本发明的五孔狭缝内部结构示意图。

图17为本发明的光纤插口连接示意图。

图18为本发明的第一狭缝滑块结构示意图。

图19为本发明的狭缝片连接示意图。

图20为本发明的刀口成像装置外部结构示意图。

图21为本发明的刀口成像装置内部结构示意图。

图22为本发明的主镜支撑系统结构示意图。

图23为本发明的底座结构示意图。

图24为本发明的U形支撑架体结构示意图。

图25为本发明的升降装置结构示意图。

图26为本发明的升降托盘结构示意图。

图27为本发明的U形调节支架结构示意图。

图28为本发明的主镜镜架结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了本发明的一种实现形式，其中包括：设置于风洞5试验段（如图2c所示）右观察口51外侧的发射端主镜机构1，设置在所述发射端主镜机构1的前方一侧的光源发射机构2，设置于风洞5试验段左观察口52外侧的接收端主镜机构3，设置在所述接收端主镜机构3的前方一侧的接收端机构4；

所述光源发射机构2、发射端主镜机构1、接收端机构4、接收端主镜机构3呈Z字形布局；

且所述光源发射机构2中设置的光源包括白色光源2327和不同颜色的多个彩色光源2328。

工作原理：启动光源，光源发射机构2将光斑投影到发射端主镜机构1，同时通过光源发射机构2调节发射端主镜机构1上的反射光斑直径，使其与发射端主镜机构1的主镜口径一致，再调节发射端主镜机构1的使光斑与风洞5的右观察口51同轴，光斑通过右观察口51，经过中间的测试段，然后通过风洞5的左观察口52，再投射到接收端主镜机构3上，并通过调节接收端主镜机构3，让接收端主镜机构3完全接收发射端主镜机构1反射的光斑，并通过接收端主镜机构3让光斑会聚到接收端机构4，并通过接收端机构4接收处理、并采集生成纹影成像。在需要黑白纹影时，开启白色光源2327并关闭多个彩色光源2328，白色光源2327的光斑经光源发射机构2投射到发射端主镜机构1，再由发射端主镜机构1进行投射，通过右观察口51，经过中间的测试段，然后通过左观察口52，再投射到接收端主镜机构3上，并通过接收端主镜机构3让光斑会聚到接收端机构4，并通过接收端机构4接收处理、并采集生成黑白纹影成像。在需要彩色纹影时，开启不同颜色的多个彩色光源2328并关闭白色光源2327，多个彩色光源2328的光斑由光源发射机构2投射到发射端主镜机构1，再由发射端主镜机构1进行投射，经过风洞5中间的测试段再投射到接收端主镜机构3上，再通过接收端主镜机构3让光斑会聚到接收端机构4，并通过接收端机构4接收处理、并采集生成彩色纹影成像。当需要单色光纹影时，单独开启任意一种彩色光源2328，彩色光源2328的光斑由光源发射机构2投射到发射端主镜机构1，再由发射端主镜机构1进行投射，经过风洞5中间的测试段再投射到接收端主镜机构3上，再通过接收端主镜机构3让光斑会聚到接收端机构4，并通过接收端机构4接收处理、并采集生成单色光纹影成像。如图2所示在这种技术方案中，将纹影系统拆分为光源发射机构2、发射端主镜机构1、接收端机构4、接收端主镜机构3四个独立的机构，从而形成分体积木和功能分层式结构，同时合理减小各机构的外形尺寸，并通过Z字形布局优化光路设计，提高光学系统成像质量，设备整体调试便利，具有空间占用面积小、提高调试效率、保障纹影成像效果、适用性强的有益效果。

如上述方案中，所述光源发射机构2（如图2d所示）包括：

第一防振台21，其设置在所述发射端主镜机构1的前方一侧；

第一调节台22，其设置在所述第一防振台21上；

光源狭缝装置23，其固定连接在所述第一调节台22的调节座上。

所述接收端机构4（如图2b所示）包括：

第二防振台41，其设置在所述接收端主镜机构3的前方一侧；

第二调节台42，其设置在所述第二防振台41上；

刀口成像装置43，其固定连接在所述第二调节台42的调节座上。

工作原理：启动光源后，光斑由光源狭缝装置23投影到发射端主镜机构1，通过调节第一调节台21移动光源狭缝装置23的空间位置，使得光斑位于发射端主镜机构1的主镜中间位置，并通过光源狭缝装置23调节光斑的直径大小，使其满足使用需求，调节后的光斑再由发射端主镜机构1进行投射，经过风洞5中间的测试段再投射到接收端主镜机构3上，再通过第二调节台42调节刀口成像装置43的空间位置，让接收端主镜机构1投射的光斑会聚到刀口成像装置43，并通过刀口成像装置43接收处理、并采集生成纹影成像。并且在风洞5运作产生较大振动时，通过第一防振台21减缓对光源狭缝装置23造成的振动，保障光源狭缝装置23投射的光路稳定不晃动，通过第二防振台41减缓对刀口成像装置43造成的振动，保障刀口成像装置43能够稳定处于光路末端进行接收处理，采用这种方式具有便于调试、保障结构稳定性、保障纹影成像效果的有利之处。

如上述方案中，所述发射端主镜机构1（如图2e所示）与所述接收端主镜机构3（如图2a所示）规格相同，且所述发射端主镜机构1包括：

第三防振台11，其设置于风洞5试验段右观察口51外侧；

主镜13，其通过主镜支撑系统12设置在所述第三防振台11上。

工作原理：发射端主镜机构1的主镜13通过对应的主镜支撑系统12进行调节，使投射的光斑路径与风洞试验段右观察口51同轴，接收端主镜机构3的主镜再通过对应的主镜支撑系统进行调节，让接收端主镜能够完全接收发射端主镜13反射的光斑，并且接收端主镜能够将光斑会聚投射到接收端机构4，通过设置的第三防振台11能够减缓外部振动对接收端主镜和发射端主镜13的影响，保障其投射光路的稳定性，具有便于调试、保障纹影成像效果的有利之处。

如上述方案中，所述光源狭缝装置23（如图3、图4所示）包括：

发射端箱体231，其固定连接在所述第一调节台22的调节座上；

五合一LED光纤光源箱232，其设置在所述第一调节台22上；

五孔狭缝233，其通过第一支撑机构234滑动设置在所述发射端箱体231内，所述五孔狭缝233通过五根光纤2326与所述五合一LED光纤光源箱232连接；

第一反射镜235，其通过第一调整机构236架设在所述发射端箱体231内的一侧，且所述第一反射镜235与所述五孔狭缝233相对应，且所述发射端箱体231对应所述第一反射镜235的反射光路开设有第一开口。

工作原理：启动五合一LED光纤光源箱232内的光源，光通过五孔狭缝233，再投射到第一反射镜235，通过调节第一调整机构236，使第一反射镜235投射的光斑位于发射端主镜机构1的主镜中间位置，并通过滑动第一支撑机构234，调节五孔狭缝233与第一反射镜235的间距，达到调节发射端主镜机构1上的反射光斑直径的作用，并且通过第一支撑机构234调整五孔夹缝233方位，从而达到调整光源排布的作用。采用这种方式具有便于调试、保障纹影成像效果的有利之处。

如上述方案中，所述第一支撑机构234（如图5所示）包括：

蜗轮蜗杆箱239（如图6所示），其滑动设置在所述发射端箱体231内；

用于连接所述五孔狭缝233的连接筒2343，其一端部固定连接在所述蜗轮蜗杆箱239的蜗轮2348内，且所述蜗轮蜗杆箱239对应所述连接筒2343开设有光路开口2342。

蜗轮蜗杆箱239滑动设置在所述发射端箱体231内的方式为：发射端箱体231内固定连接有两根滑杆237，发射端箱体231内一侧固定连接有齿条238，且各滑杆237均套设连接有第一直线轴承座2371，两个第一直线轴承座2371的顶端通过夹缝转接板2372固定连接，蜗轮蜗杆箱239固定连接在夹缝转接板2372的顶端，夹缝转接板2372的一侧可转动连接有调节齿轮2374，且调节齿轮2374与齿条238啮合，夹缝转接板2372上还固定连接有第一锁紧块2373，第一锁紧块2373与任一滑杆237可拆卸连接；

并且发射端箱体231内还设置有光纤支撑机构2311（如图7所示），其包括，连接板2111其底端对称的固定连接有两个第二直线轴承座23112，且各第二直线轴承座23112分别与各滑杆237套设连接，所述连接板2111的顶端对称的固定连接有至少两根支撑杆23113，且各所述支撑杆23113的末端均设置有用于限制光纤2326活动位置的限位环23114，连接板2111上还固定连接有第二锁紧块23115，且第二锁紧块23115与任一滑杆237可拆卸连接；

工作原理：蜗轮蜗杆箱239进行滑动时，通过两个第一直线轴承座2371和两根滑杆237的配合进行轴向滑动，使得蜗轮蜗杆箱239靠近或远离第一反射镜235，并且通过齿条238和齿轮2374的啮合，对滑动过程进行减速提高滑动精度，将蜗轮蜗杆箱239滑动至指定位置后，再将第一锁紧块2373与任一滑杆237进行可拆卸连接，限制蜗轮蜗杆箱239活动位置。调整光源排布时，通过拧动蜗杆2347的一端固定连接的滚花手轮2346，带动蜗杆2347在蜗壳2341内进行转动，从而蜗轮2348通过连接筒2343带动五孔狭缝233进行转动，达到调整光源排布位置、调节纹影成像效果的作用，具有便于调试、保障连接稳定性的有利之处。

如上述方案中，所述第一调整机构236（如图8所示）包括：

旋转座2361（如图9所示），其固定连接在所述发射端箱体231内的一侧；

旋转台2362（如图10所示），其可转动的设置在所述旋转座2361的上方；

U形反射镜支架2363（如图11所示），其通过至少四根光轴2364固定连接在所述旋转台2362的上方；

用于固定连接所述第一反射镜235的环形框架2365，其铰接在所述U形反射镜支架2363内，且所述环形框架2365的底端与所述U形反射镜支架2363滑动连接。

旋转台2362可转动的设置在旋转座2361上方的方式为：旋转座2361的顶端开设有环形槽2366，环形槽2366的一侧还可设有第一调节槽2367，旋转台2362的底端一体成型凸出设置环形凸起23621，且环形凸起23621套设连接在环形槽2366内，环形凸起23621的外部一侧还一体成型凸出设置有第一调节块23622，且第一调节块26322位于第一调节槽2367内，旋转座2361的一侧对应第一调节槽2367贯通连接有第一弹簧管2368，且第一弹簧管2368内套设连接有第一弹簧，第一弹簧的一端与第一弹簧管2368的内部底端抵靠，第一弹簧的另一端固定连接有第一弹簧顶块2369，第一弹簧顶块2369的末端与第一调节块26322的一侧抵靠，旋转座2361的另一侧还螺纹连接有第一调节螺杆23610，第一调节螺杆23610的末端与第一调节块26322的另一侧抵靠，旋转座2361的一侧还螺纹连接有限位螺杆23611。

环形框架2365的底端与U形反射镜支架2363滑动连接的方式为：U形反射镜支架2363的底部顶端中间位置开设有第二调节槽23612，环形框架2365的底端中间位置还一体成型凸出设置有第二调节块23616，且第二调节块23616位于第二调节槽23612内，U形反射镜支架2363的一侧对应第二调节槽23612贯通连接有第二弹簧管23613，且第二弹簧管23613内套设连接有第二弹簧，第二弹簧的一端与第二弹簧管23613的内部底端抵靠，第二弹簧的另一端固定连接有第二弹簧顶块23614，且第二弹簧顶块23614通过第二弹簧的弹性挤压与第二调节块23616的一侧抵靠，U形反射镜支架2363的另一侧还螺纹连接有第二调节螺杆23615，且第二调节螺杆23615的底端通过螺纹拧动与所述第二调节块23616的另一侧抵靠。

工作原理：在拧紧第一调节螺杆23610时，第一调节螺杆23610通过第一调节块带动旋转台2362进行顺时针转动，并且第一调节块在移动过程中推动第一弹簧顶块2369，从而压缩第一弹簧，当拧松第一调节螺杆23610时，第一弹簧顶块2369通过第一弹簧的弹性，并通过第一调节块推动旋转台2362进行逆时针转动，从而实现调整第一反射镜235的左右位置，通过拧紧限位螺杆23611能够限制环形凸起23621的活动位置。在拧紧第二调节螺杆23615时，第二调节螺杆23615通过第二调节块23616带动环形框架2365前倾，同时第二调节块23616带动第二弹簧顶块23614压缩第二弹簧，在拧松第二调节螺杆23615时，第二弹簧顶块23614通过第二弹簧的弹性，推动第二调节块23616带动环形框架2365后仰，从而实现第一反射镜235前后倾斜调整。

如上述方案中，所述五合一LED光纤光源箱232（如图12所示）包括：

光源箱体2321，其设置在所述第一调节台22上；

白色光源发射器2322，其设置在所述光源箱体2321内，且所述白色光源发射器2322通过光纤2326与所述五孔狭缝233连接；

不同颜色的四个彩色光源发射器2323，其对称的设置在所述光源箱体2321内，且各所述彩色光源发射器2323分别通过光纤2326与所述五孔狭缝233连接；

散热风扇2325，其贯通连接在所述光源箱体2321的一侧。

白色光源发射器2322和彩色光源发射器2323的光源发射器（如图14所示）均包括，呈空筒状的球透镜座23221，球透镜座23221的中间位置均固定连接有球透镜23222，并且透镜座23221的顶部均螺纹连接有球透镜法兰23223，球透镜法兰23223均贯通设置有用于连接光纤2326的接口23224；

光源箱体2321内的中间位置还固定连接有散热片2324，并且白色光源2327设置为白色LED芯片2327，四个彩色光源2328设置为四个彩色LED芯片2328，白色LED芯片2327和四个彩色LED芯片2328均对称的固定连接在散热片2324上，并且白色LED芯片2327和四个彩色LED芯片2328分别位于光源发射器内。

工作原理：如图13所示在开启光源时，白色LED芯片2327和四个彩色LED芯片2328均可以根据需求调节光照强度，选择适应的光源和光照强度后，光源由光源发射器进行聚光，再通过光纤2326输送到五孔狭缝233进行投射。并且通过设置的散热片2324和散热风扇2325，对白色LED芯片2327和四个彩色LED芯片2328进行散热，延长白色LED芯片2327和四个彩色LED芯片2328的使用寿命，保障光源稳定性。

如上述方案中，所述五孔狭缝233（如图15、图16所示）包括：

狭缝外壳2331，其外侧与所述连接筒2343固定连接，且所述狭缝外壳2331的两侧中间位置均贯通设置有第一光路孔2332，所述第一光路孔2332与所述连接筒2343位于同一轴心；

光纤插口2333（如图17所示），其滑动设置在所述狭缝外壳2331内；

狭缝片2334（如图19所示），其固定连接在所述光纤插口2333的末端中间位置，且所述狭缝片2334的中间位置开设有第一狭缝23341，所述第一狭缝23341通过光纤2326与所述白色光源发射器2322连接，所述狭缝片2334上以所述第一狭缝23341为中心还对称的开设有四个第二狭缝23342，且各所述第二狭缝23342分别通过光纤2326与各所述彩色光源发射器2323连接。

光纤插口2333滑动设置在所述狭缝外壳2331内的方式为：狭缝外壳2331内部一侧设置有用于上下滑动的第一滑槽2335，第一滑槽2335内滑动连接有第一狭缝滑块2336（如图18所示），狭缝外壳2331的顶端贯通连接有第三弹簧管2337，第三弹簧管2337内套设连接有第三弹簧，第三弹簧的底端与第三弹簧管2337的内部底端抵靠，第三弹簧的另一端固定连接有第三弹簧顶块2338，第三弹簧顶块2338的底部套设在第三弹簧管2337内，第三弹簧顶块2338的末端与第一狭缝滑块2336的顶端抵靠，狭缝外壳2331的底端还贯通连接有第一微分头2339，且第一微分头2339的伸缩部末端与第一狭缝滑块2336的底端抵靠；且第一狭缝滑块2336对应第一光路孔2332贯通设置有锥形光路孔23312，第一狭缝滑块2336的后侧以所述锥形光路孔23312为中心开设有用于左右滑动的第二滑槽23317，第二滑槽23317内滑动设置有第二狭缝滑块23313，且第二滑槽的一侧还设置有用于限制第二狭缝滑块23313前后活动的燕尾槽23310，所述第二狭缝滑块23313的中间位置与光纤插口2333贯通连接，所述第二狭缝滑块23313的前侧一端还设置有用于限制第二狭缝滑块23313滑动距离的抵块23318，所述抵块23318通过滑动与所述第一狭缝滑块2336的一侧抵靠，狭缝外壳2331的左侧还贯通连接有第四弹簧管23314，所述第四弹簧管23314内套设连接有第四弹簧，所述第四弹簧的底端与所述第四弹簧管23314的内部底端抵靠，所述第四弹簧的另一端固定连接有第四弹簧顶块23315，所述第四弹簧顶块23315的底部套设在所述第四弹簧管23314内，所述第四弹簧顶块23314的末端与所述第二狭缝滑块23313的左侧抵靠；狭缝外壳2331的右侧贯通连接有第二微分头23316，第二微分头23316的伸缩部末端与所述第二狭缝滑块23313的右侧抵靠；

工作原理：顺时针拧动第一微分头2339时，第一微分头2339推动第一狭缝2336滑块向上滑动，此时第一狭缝滑块2336推动第三弹簧顶块2338压缩第三弹簧，并且第一狭缝滑块2336向上方滑动时带动第二狭缝滑块23313向上方滑动，从而带动光纤插口2333移动将光斑向上方调整；逆时针拧动第一微分头2339时，第三弹簧顶块2338通过第三弹簧的弹性推动第一狭缝滑块2336向下方滑动，并且第一狭缝滑块2336向下方滑动时带动第二狭缝滑块23313向下方滑动，从而带动光纤插口2333移动将光斑向下方调整；顺时针拧动第二微分头23316时，第二微分头23316推动第二狭缝滑块23313向右侧滑动，此时第二狭缝滑块23313推动第四弹簧顶块23315压缩第四弹簧，从而带动光纤插口2333移动将光斑向右侧调整；逆时针拧动第二微分头23316时，第四弹簧顶块23315通过第四弹簧的弹性推动第二狭缝滑块23313向左侧滑动，从而带动光纤插口2333移动将光斑向左侧调整；并且光纤插口2333对应第一夹缝23341贯通设置有用于卡合光纤的第一插口23331，光纤插口2333分别对应各第二夹缝23342贯通设置有用于卡合光纤2326的四个第二插口23332，通过第一插口23331和第二插口23332将对应的光纤2326进行卡合连接，防止光纤2326移动的过程中脱落。

如上述方案中，所述刀口成像装置43（如图20、图21所示）包括：

接收端箱体431，其固定连接在所述第二调节台42的调节座上；

四刃刀口433，其通过第二支撑机构434滑动设置在所述接收端箱体431内，且所述第二支撑机构434与所述第一支撑机构234的规格相同；

第二反射镜435，其通过第二调整机构436架设在所述接收端箱体431内的一侧，且所述第二调整机构436与所述第一调整机构236的规格相同，所述第二反射镜435与所述四刃刀口433相对应，且所述接收端箱体431对应所述第二反射镜435的光路开设有第二开口432；

分光镜437，其通过第三调整机构438架设在所述接收端箱体431内的中间位置，且所述分光镜437与所述四刃刀口433相对应，所述第三调整机构438与所述第一调整机构236的规格相同；

摄像机439，其通过第一调节支架架设在所述接收端箱体431内，且所述摄像机439与所述分光镜437的一侧分光光路相对应；

照相机4310，其通过第二调节支架4311架设在所述接收端箱体431内，且所述照相机4310与所述分光镜437的另一侧分光光路相对应。

工作原理：通过第二调整机构436调整第二反射镜435的空间位置，让接收端主镜机构3反射的光斑汇聚到第二反射镜435，第二反射镜435再将光斑反射到四刃刀口433，四刃刀口433通过第二支撑机构438调整与第二反射镜435之间的间距，并且第二支撑机构438还能够调整四刃刀口433的偏转角度，四刃刀口433为现有公开现有技术，这里不做过多表述；彩色纹影的形成与五孔狭缝233和四刃刀口433的结构相关，由通过光纤2326的光斑尺寸决定了五孔狭缝233中每个单孔的尺寸，又因为孔间距越小，成像效果越好，因此决定了五孔狭缝233之间的距离，白光通过五孔狭缝233之中的中间孔，彩色光分别通过四周的孔，由此决定了五孔狭缝233的五孔尺寸及排布。根据五孔狭缝233的孔位置，决定了四刃刀口433中四个刀刃的位置，由于子午方向与弧矢方向的光程差不同，导致上下两孔产生的光斑与左右两孔产生的光斑难以在同一平面上，影响了成像效果，所以在子午方向的两个刀刃与弧矢方向的两个刀刃之间留有一定的移动调节量，可以进行补偿调节，进而达到更好的成像效果。使用彩色纹影时，四种彩色光源2328同时打开并调整四刃刀口433，用四个对应的刀刃分别对四种彩色光源2328的光斑进行切割，使用摄像机439进行观察，直至成像效果达到最佳，再由照相机4310进行彩色纹影的图像采集。使用单色光纹影时，开启任意彩色光源2328，在四刃刀口433上选择其对应的刀刃进行切割，使用摄像机439进行观察，直至成像效果达到最佳，再由照相机4310进行单色光纹影的图像采集。使用黑白纹影时，开启白色光源2327，然后调节四刃刀口433中任意一个刀刃进行切割，并使用摄像机439进行观察，直至成像效果达到最佳，再由照相机4310进行黑白纹影的图像采集。

如上述方案中，所述主镜支撑系统12（如图22所示）包括：

底座121（如图23所示），其设置在所述第三防振台11上；

U形支撑架体122（如图24所示），其滑动设置在所述底座121上，且所述U形支撑架体122内设置有升降装置（如图25所示）；

升降托盘123（如图26所示），其设置在所述升降装置上；

U形调节支架124（如图27所示），其可转动连接在所述升降托盘123上，且所述U形调节支架124的底部设置有偏航调节机构125，所述偏航调节机构125与所述升降托盘123传动连接；

用于固定所述主镜的主镜镜架127（如图28所示），其铰接在所述U形调节支架124的中间位置；

俯仰调节机构126，其设置在所述U形调节支架124的顶部，且所述俯仰调节机构126与所述主镜镜架127传动连接。

U形支撑架体122滑动设置在底座121上的方式为：底座121的顶端两侧平行设置有两根导轨1211，所述底座121的内部一侧固定连接有第一伺服电机1212和减速机1213，且所述第一伺服电机1212与所述减速机1213传动连接，所述减速机1213还传动连接有第一丝杆1214，所述底座121的内部另一侧还固定连接有支撑座1215，且所述第一丝杆1214的一端部与所述支撑座1215套设连接；U形支撑架体122的底端两侧分别对称设置有多个滑块1221，各所述滑块1221分别与各所述导轨1211滑动连接，所述U形支撑架体122的底端一侧还对称的固定连接有多个锁紧装置1222，各所述锁紧装置1222分别与对应的所述导轨1211可拆卸连接，所述U形支撑架体122的底端中间位置还固定连接有丝母座，所述丝母座贯通连接有丝母，所述丝母与所述第一丝杆1214螺纹连接；

升降装置包括，所述U形支撑架体122的内部中间位置固定连接有第二伺服电机1223，且所述第二伺服电机1223传动连接有T型减速机1224，所述U形支撑架体122的两侧还固定连接有两个直角减速机1226，各所述直角减速机1226分别通过传动轴1225与所述T型减速机1224传动连接，且各所述直角减速器1226均传动连接有第二丝杆1227，所述U形支撑架体12的两侧分别对应各所述丝杆1227还固定连接有多根导向光轴1228；

升降托盘123设置在升降装置上的方式为：升降托盘123的两侧中间位置均贯通连接有升降螺母1231，各所述升降螺母1231分别与各所述第二丝杆1227螺纹连接，所述升降托盘123的两侧还贯通连接有多个直线轴承1232，各所述直线轴承1232与各所述导向光轴1228套设连接，

U形调节支架124可转动连接在所述升降托盘123上的方式为：所述升降托盘123的顶端中间位置还固定连接有第一轴承座1233，所述第一轴承座1233内设置有轴承，且所述轴承的外环与所述第一轴承座1233固定连接，U形调节支架124的底端中间位置固定连接有第二轴承座1241，所述第二轴承座1241与所述轴承的内环固定连接，且所述第二轴承座1241与所述第一轴承座1233抵近；

偏航调节机构125与升降托盘123传动连接的方式为：所述升降托盘123的顶端还固定连接有第一扇形蜗轮1234；偏航调节机构125包括，第二蜗杆1242，其可转动连接在所述U形调节支架124的底部一侧，且所述第二蜗杆1242与所述第一扇形蜗轮1234传动连接，所述第二蜗杆1242的一端固定连接有第一手轮1243；

俯仰调节机构126与主镜镜架127传动连接的方式为：主镜镜架127的两侧中间位置均固定连接有耳轴1271，各所述耳轴1271的中部均套设连接有耳轴座1272，各所述耳轴座1272均与所述U形调节支架124固定连接，且一侧所述耳轴1271的末端还固定连接有第二扇形蜗轮1273；俯仰调节机构126包括，第三蜗杆1244，其可转动连接在所述U形调节支架124的顶部一侧，所述第三蜗杆1244与所述第二扇形蜗轮1273传动连接，所述第三蜗杆1244的一端固定连接有第二手轮1245；

工作原理：在需要对主镜13进行左右调节时，第一伺服电机1212顺时针或逆时针进行转动，第一伺服电机1212通过减速机1213带动第一丝杆1214进行转动，从而通过丝母座带动U形支撑架体122沿两根导轨1211进左右移动，达到对主镜13左右调节的作用。在需要对主镜13的上下位置进行调节时，第二伺服电机1223顺时针或逆时针进行转动，第二伺服电机1223通过T型减速机1224带动两个直角减速机1226进行转动，两个直角减速机1226带动两根第二丝杆1227进行转动，从而升降托盘123通过两个升降螺母1231与两根第二丝杆1227的配合，沿多根导向光轴1228进行上下滑动，达到对主镜13上下调节的作用。在需要对主镜13的左右偏转角度进行调整时，顺时针或逆时针拧动第一手轮1243，从而第二蜗杆1242通过第一扇形蜗轮1234带动U形调节支架124进行顺时针转动或逆时针转动，达到对主镜13的左右偏转角度调节的作用。在需要对主镜13的上下偏转角度进行调整时，顺时针或逆时针转动第二手轮1245，从而第三蜗杆1244通过第二扇形蜗轮1273带动主镜镜架127进行顺时针转动或逆时针转动，达到对主镜13的上下偏转角度调节的作用。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统，包括设置于风洞试验段右观察口外侧的发射端主镜机构，设置在所述发射端主镜机构的前方一侧的光源发射机构，设置于风洞试验段左观察口外侧的接收端主镜机构，设置在所述接收端主镜机构的前方一侧的接收端机构，其特征在于：

所述光源发射机构、发射端主镜机构、接收端机构、接收端主镜机构呈Z字形布局；

且所述光源发射机构中设置的光源包括白色光源和不同颜色的多个彩色光源。

2.根据权利要求1所述一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统，其特征在于，所述光源发射机构包括：

第一防振台，其设置在所述发射端主镜机构的前方一侧；

第一调节台，其设置在所述第一防振台上；

光源狭缝装置，其固定连接在所述第一调节台的调节座上；

所述接收端机构包括：

第二防振台，其设置在所述接收端主镜机构的前方一侧；

第二调节台，其设置在所述第二防振台上；

刀口成像装置，其固定连接在所述第二调节台的调节座上。

3.根据权利要求1所述一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统，其特征在于，所述发射端主镜机构与所述接收端主镜机构规格相同，且所述发射端主镜机构包括：

第三防振台，其设置于风洞试验段右观察口外侧；

主镜，其通过主镜支撑系统设置在所述第三防振台上。

4.根据权利要求2所述一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统，其特征在于，所述光源狭缝装置包括：

发射端箱体，其固定连接在所述第一调节台的调节座上；

五合一LED光纤光源箱，其设置在所述第一调节台上；

五孔狭缝，其通过第一支撑机构滑动设置在所述发射端箱体内，所述五孔狭缝通过五根光纤与所述五合一LED光纤光源箱连接；

第一反射镜，其通过第一调整机构架设在所述发射端箱体内的一侧，且所述第一反射镜与所述五孔狭缝相对应，且所述发射端箱体对应所述第一反射镜的反射光路开设有第一开口。

5.根据权利要求4所述一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统，其特征在于，所述第一支撑机构包括：

蜗轮蜗杆箱，其滑动设置在所述发射端箱体内；

用于连接所述五孔狭缝的连接筒，其一端部固定连接在所述蜗轮蜗杆箱的蜗轮内，且所述蜗轮蜗杆箱对应所述连接筒开设有光路开口。

6.根据权利要求4所述一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统，其特征在于，所述第一调整机构包括：

旋转座，其固定连接在所述发射端箱体内的一侧；

旋转台，其可转动的设置在所述旋转座的上方；

U形反射镜支架，其通过至少四根光轴固定连接在所述旋转台的上方；

用于固定连接所述第一反射镜的环形框架，其铰接在所述U形反射镜支架内，且所述环形框架的底端与所述U形反射镜支架滑动连接。

7.根据权利要求5所述一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统，其特征在于，所述五合一LED光纤光源箱包括：

光源箱体，其设置在所述第一调节台上；

白色光源发射器，其设置在所述光源箱体内，且所述白色光源发射器通过光纤与所述五孔狭缝连接；

不同颜色的四个彩色光源发射器，其对称的设置在所述光源箱体内，且各所述彩色光源发射器分别通过光纤与所述五孔狭缝连接；

散热风扇，其贯通连接在所述光源箱体的一侧。

8.根据权利要求7所述一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统，其特征在于，所述五孔狭缝包括：

狭缝外壳，其外侧与所述连接筒固定连接，且所述狭缝外壳的两侧中间位置均贯通设置有第一光路孔，所述第一光路孔与所述连接筒位于同一轴心；

光纤插口，其滑动设置在所述狭缝外壳内；

狭缝片，其固定连接在所述光纤插口的末端中间位置，且所述狭缝片的中间位置开设有第一狭缝，所述第一狭缝通过光纤与所述白色光源发射器连接，所述狭缝片上以所述第一狭缝为中心还对称的开设有四个第二狭缝，且各所述第二狭缝分别通过光纤与各所述彩色光源发射器连接。

9.根据权利要求4所述一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统，其特征在于，所述刀口成像装置包括：

接收端箱体，其固定连接在所述第二调节台的调节座上；

四刃刀口，其通过第二支撑机构滑动设置在所述接收端箱体内，且所述第二支撑机构与所述第一支撑机构的规格相同；

第二反射镜，其通过第二调整机构架设在所述接收端箱体内的一侧，且所述第二调整机构与所述第一调整机构的规格相同，所述第二反射镜与所述四刃刀口相对应，且所述接收端箱体对应所述第二反射镜的光路开设有第二开口；

分光镜，其通过第三调整机构架设在所述接收端箱体内的中间位置，且所述分光镜与所述四刃刀口相对应，所述第三调整机构与所述第一调整机构的规格相同；

摄像机，其通过第一调节支架架设在所述接收端箱体内，且所述摄像机与所述分光镜的一侧分光光路相对应；

照相机，其通过第二调节支架架设在所述接收端箱体内，且所述照相机与所述分光镜的另一侧分光光路相对应。

10.根据权利要求3所述一种分体积木和功能分层式结构的多适用型纹影系统，其特征在于，所述主镜支撑系统包括：

底座，其设置在所述第三防振台上；

U形支撑架体，其滑动设置在所述底座上，且所述U形支撑架体内设置有升降装置；

升降托盘，其设置在所述升降装置上；

U形调节支架，其可转动连接在所述升降托盘上，且所述U形调节支架的底部设置有偏航调节机构，所述偏航调节机构与所述升降托盘传动连接；

用于固定所述主镜的主镜镜架，其铰接在所述U形调节支架的中间位置；

俯仰调节机构，其设置在所述U形调节支架的顶部，且所述俯仰调节机构与所述主镜镜架传动连接。

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