CN204330281U

CN204330281U - 高温可压缩流场的诊断装置

Info

Publication number: CN204330281U
Application number: CN201420855772.9U
Authority: CN
Inventors: 陈云云; 顾芳; 崔芬萍; 陈丽珠; 温艳
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2024-12-30

Abstract

本实用新型公开了一种高温可压缩流场的诊断装置，包括光源、扩束准直系统、分光系统、阴影成像系统、莫尔条纹成像系统以及图像采集系统，所述光源依次与扩束准直系统、分光系统相连接；所述阴影成像系统的一端与分光系统相连接、另一端与图像采集系统相连接，所述莫尔条纹成像系统的一端与分光系统相连接、另一端与图像采集系统相连接。本实用新型所涉及的高温可压缩流场的诊断装置在使用时，可以有效地显示被测流场的结构和测量温度、密度等参数，精度可达到普通流场诊断要求。本实用新型具有装置简单、动态范围大、稳定性好、抗干扰能力强等特点。

Description

高温可压缩流场的诊断装置

技术领域

本实用新型涉及一种高温可压缩流场的诊断装置，尤其涉及了一种基于联合阴影和莫尔层析两大技术进行高温可压缩流场诊断的装置。

背景技术

高温可压缩流场复杂流动物理现象和结构的3-D全场显示和温度等的精确测量对飞行器的设计与研制、材料选择、测控、制导、告警以及与地面间的通讯问题等都显得尤为基础而关键，对飞行器、约束管道以及飞行器动力推进装置的设计都起着重要的支撑作用。此外，在工业与民用方面高温可压缩流场也有广泛存在，如：能源工程、高温切割、加工、焊接、表面处理以及冶炼等。因此，能够对高温可压缩流场进行诊断的装置开发就显得格外重要。然而，到目前为止，高温可压缩流场的显示和参数测量至今未能得到很好的解决，严重制约了很多领域的发展与进步。而且，无论是现有哪种方法都有其特定的适用范围和实际的优缺点，如果单一地采用某种测量方法均不能很好地实现高温可压缩流场的诊断。因此，设计一种装置简单、动态范围大、稳定性好、抗干扰能力强并能很好地实现高温可压缩流场的诊断装置就显得十分必要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的就在于提供了一种高温可压缩流场的诊断装置，结构简单、动态范围大、稳定性好、抗干扰能力强并能很好地实现高温可压缩流场。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种高温可压缩流场的诊断装置，包括光源、扩束准直系统、分光系统、阴影成像系统、莫尔条纹成像系统以及图像采集系统，所述光源依次与扩束准直系统、分光系统相连接；所述阴影成像系统的一端与分光系统相连接、另一端与图像采集系统相连接，所述莫尔条纹成像系统的一端与分光系统相连接、另一端与图像采集系统相连接。

作为一种优选方案，所述光源为可见光的激光器；比如532 nm，632.8nm，635nm等的激光器作为装置的探测光源。

作为一种优选方案，所述扩束准直系统由一个小透镜和一个大透镜组成；用于获得一束准直光通过被测高温可压缩流场。

作为一种优选方案，所述分光系统为一个立体分光棱镜。

作为一种优选方案，所述图像采集系统包括用于图像接收的第一接收屏与第二接收屏、以及用于图像采集的第一图像传感器CCD1与第二图像传感器CCD2；所述第一接收屏连接于莫尔条纹成像系统，所述第二接收屏连接于阴影成像系统；所述第一图像传感器CCD1用于莫尔条纹成像系统的图像采集，第二图像传感器CCD2用于阴影成像系统的图像采集，且第一图像传感器CCD1与第二图像传感器CCD2均与计算机相连接。

作为一种优选方案，所述阴影成像系统依次包括第一成像透镜、第一滤波小孔、第二成像透镜；用于获得显示被测高温可压缩流场结构的阴影条纹。

作为一种优选方案，所述莫尔条纹成像系统依次包括第一光栅、第二光栅、第三成像透镜、第二滤波小孔、第四成像透镜；用于获得能够重建出被测高温可压缩流场关键参数的莫尔条纹。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型所涉及的高温可压缩流场的诊断装置在使用时，可以有效地显示被测流场的结构和测量温度、密度等参数，精度可达到普通流场诊断要求。本实用新型具有装置简单、动态范围大、稳定性好、抗干扰能力强等特点。

附图说明

图1为本实用新型的诊断装置的整体结构图；

图2为本实用新型中扩束准直系统的结构图；

图3为本实用新型中阴影成像系统的结构图；

图4为本实用新型中莫尔条纹成像系统的结构图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本实用新型提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

实施例：

如图1、图2所示，一种高温可压缩流场的诊断装置，包括光源1、扩束准直系统、分光系统、阴影成像系统、莫尔条纹成像系统以及图像采集系统，所述光源1依次与扩束准直系统、分光系统相连接；所述阴影成像系统的一端与分光系统相连接、另一端与图像采集系统相连接，所述莫尔条纹成像系统的一端与分光系统相连接、另一端与图像采集系统相连接；所述光源1为可见光的激光器；所述扩束准直系统由一个小透镜2和一个大透镜3组成；所述分光系统为一个立体分光棱镜5；所述图像采集系统包括用于图像接收的第一接收屏14与第二接收屏15、以及用于图像采集的第一图像传感器CCD1与第二图像传感器CCD2；所述第一接收屏14连接于莫尔条纹成像系统，所述第二接收屏15连接于阴影成像系统；所述第一图像传感器CCD1用于莫尔条纹成像系统的图像采集，第二图像传感器CCD2用于阴影成像系统的图像采集，且第一图像传感器CCD1与第二图像传感器CCD2均与计算机16相连接。

如图3所示，所述阴影成像系统依次包括第一成像透镜9、第一滤波小孔11、第二成像透镜13。

如图4所示，所述莫尔条纹成像系统依次包括第一光栅6、第二光栅7、第三成像透镜8、第二滤波小孔10、第四成像透镜12。

具体实施时，将被测流场4设置于扩束准直系统与分光系统之间，光源1由可见光波段的激光器作为探测光源，探测光通过扩束准直系统变成一束平行光通过被测流场。通过被测流场4后，经过一个立体分光棱镜5，将记录了被测流场4信息的光束分成两路，其中一路进入阴影成像系统，另一路进入莫尔条纹成像系统。因此，就可以分别可以获得记录被测流场4信息的阴影图像和莫尔条纹图像。图像接收的第一接收屏14与第二接收屏15则直接采用白板实现，而所述图像采集则是由一台计算机16控制第一图像传感器CCD1、第二图像传感器CCD2同时同步采集图像来完成。最终，通过阴影图可以进行被测流场4结构的显示，而通过莫尔条纹，可以重建出被测流场4的温度、密度等关键参数。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种高温可压缩流场的诊断装置，其特征在于：包括光源、扩束准直系统、分光系统、阴影成像系统、莫尔条纹成像系统以及图像采集系统，所述光源依次与扩束准直系统、分光系统相连接；所述阴影成像系统的一端与分光系统相连接、另一端与图像采集系统相连接，所述莫尔条纹成像系统的一端与分光系统相连接、另一端与图像采集系统相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高温可压缩流场的诊断装置，其特征在于：所述光源为可见光的激光器。

3.根据权利要求1所述的一种高温可压缩流场的诊断装置，其特征在于：所述扩束准直系统由一个小透镜和一个大透镜组成。

4.根据权利要求1所述的一种高温可压缩流场的诊断装置，其特征在于：所述分光系统为一个立体分光棱镜。

5.根据权利要求1所述的一种高温可压缩流场的诊断装置，其特征在于：所述图像采集系统包括用于图像接收的第一接收屏与第二接收屏、以及用于图像采集的第一图像传感器CCD1与第二图像传感器CCD2；所述第一接收屏连接于莫尔条纹成像系统，所述第二接收屏连接于阴影成像系统；所述第一图像传感器CCD1用于莫尔条纹成像系统的图像采集，第二图像传感器CCD2用于阴影成像系统的图像采集，且第一图像传感器CCD1与第二图像传感器CCD2均与计算机相连接。

6.根据权利要求1所述的一种高温可压缩流场的诊断装置，其特征在于：所述阴影成像系统依次包括第一成像透镜、第一滤波小孔、第二成像透镜。

7.根据权利要求1所述的一种高温可压缩流场的诊断装置，其特征在于：所述莫尔条纹成像系统依次包括第一光栅、第二光栅、第三成像透镜、第二滤波小孔、第四成像透镜。