CN204536663U - 分体式纹影系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种分体式纹影系统，可实现不同结构纹影系统的灵活转变。分体式纹影系统，按光路依次包括：光源、聚光镜组、狭缝、第一主反射镜、刀口和相机。本实用新型可实现不同结构纹影系统的转变，如单光程纹影系统到双光程纹影系统的转变，反射式纹影系统到透射式纹影系统的转变，实现一套结构多套纹影系统，解决了以往纹影仪形式单一的问题；本实用新型的所有元器件均可进行自由拆装，自由搭配，实现各种纹影光路的搭建，安装调试方便，实用性强，灵活性高。

Description

分体式纹影系统

技术领域

本实用新型涉及一种光学显示系统，特别是涉及一种分体式纹影系统。

背景技术

纹影方法又称施利伦(Schlieren)方法，是一种经典的光学显示技术。用于显示光在透明介质中由于各种原因引起的折射率变化，通过检测气流流过实验模型时流场的介质变化，可直观演示流场流动图谱，展示流态结构。纹影法可应用在以下几个方向：光学测试中光学元器件的检测；观察液体之中的热对流和物质流动现象，还有液体表面波、超声波和液体喷射等领域；冲击波物理与爆轰物理实验研究中，用于显示流场、冲击波阵面及在透明介质中的传播、定性分析流场的折射率、密度、温度以及速度状态的变化。

纹影系统的分类有多种方式，其中，根据使用纹影物镜类型可分为反射式纹影系统和透射式纹影系统。透射式纹影系统和反射式系统主要区别在于纹影物镜的选择，透射式纹影系统选择透镜作为纹影物镜，反射式纹影系统选择反射镜作为纹影物镜。由于透镜的加工难度比反射镜困难的多，故对于大口径的纹影系统通常选用反射式纹影系统。

根据纹影系统中纹影物镜的直径尺寸大小，人为的将纹影系统分为大口径纹影系统和小口径纹影系统，见表1。

表1：大口径与小口径纹影系统比较

根据纹影系统的各个器件是否进行集成，可将纹影系统分为整体式纹影系统与分体式纹影系统，见表2。

表2：整体式与分体式纹影系统比较

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种分体式纹影系统，可实现不同结构纹影系统的灵活转变。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：分体式纹影系统，按光路依次包括：光源、聚光镜组、狭缝、第一主反射镜、刀口和相机。

进一步的，还包括第二主反射镜，所述第二主反射镜设置在所述第一主反射镜后面。

进一步的，还包括第一次反射镜和第二次反射镜，所述第一次反射镜设置在所述狭缝后面，所述第二次反射镜设置在所述第二主反射镜后面。

进一步的，所述第一次反射镜和第二次反射镜构成次反射镜模块。

进一步的，所述第一主反射镜和第二主反射镜分别由第一透镜和第二透镜代替。

进一步的，所述第一主反射镜和第二主反射镜构成主反射镜模块。

进一步的，所述光源、聚光镜组和狭缝构成光源聚光镜狭缝模块。

进一步的，所述光源中心、聚光镜组中心和狭缝中心重合。

本实用新型的有益效果是：可实现不同结构纹影系统的转变，如单光程纹影系统到双光程纹影系统的转变，反射式纹影系统到透射式纹影系统的转变，实现一套结构多套纹影系统，解决了以往纹影仪形式单一的问题；由于本实用新型的纹影系统采用标准光学调整系统，成本低、生产周期短、安全可靠，可满足一般研究需求和高校演示实验使用；本实用新型机械结构均采用轻质材料，在满足应有的调节功能的同时结构简单，搬运轻便，同时调节结构多数选用标准光具座，可根据使用过程中调节范围的不同采用不同器件进行代替，节约成本的同时提供了系统的实用性；本实用新型的所有元器件均可进行自由拆装，自由搭配，实现各种纹影光路的搭建，安装调试方便，实用性强，灵活性高。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构的反射式纹影系统的光路图；

图2是本实用新型的第二种结构的反射式纹影系统的光路图；

图3是本实用新型的第三种结构的反射式纹影系统的光路图；

图4是本实用新型的一种结构的透射式纹影系统的光路图；

图5是本实用新型的光源聚光镜狭缝模块的主视图；

图6是图5的A-A剖视图；

图7是本实用新型的主反镜模块的剖视图；

图8是本实用新型的次反镜模块的主视图；

图9是图8的B-B剖视图；

图10是本实用新型的刀口模块的剖视图。

具体实施方式

如图1-图4所示，本实用新型的分体式纹影系统包括：

光源1：为整套纹影系统提供照明光源，光源1可采用卤钨灯、氙灯、激光或LED光源，光源类型和功率均可根据需要改变；

聚光镜组2：聚光镜组2将光源1的灯丝清晰成像在狭缝3上；

狭缝3：置于第一主反射镜5的焦点位置处，形成系统所需的线光源；

第一次反射镜4：为平面反射镜，置于狭缝3和第一主反射镜5之间，起转折光路作用，非纹影系统必备器件，根据实际使用环境决定是否需要；

第一主反射镜5：为球面反射镜，使狭缝处形成的线光源通过第一主反射镜5反射形成平行光，保证第一主反射镜5和第二主反射镜6之间光束为平行光束；

第二主反射镜6：为球面反射镜，使平行光经过第二主反射镜6进行聚焦，汇聚到刀口8；

第二次反射镜7：为平面反射镜，置于第二主反射镜6和刀口8之间，起转折光路作用，非纹影系统必备器件，根据实际使用环境决定是否需要；

若采用第一次反射镜4，通常要在对称位置设置第二次反射镜7，这样对称光学系统可有效校正像差；

刀口8：将狭缝像成像于刀口8，对光线进行切割，通过调整刀口切割量可在相机9内形成清晰纹影图像；

相机9：纹影图像的成像模块，具体型号根据实际要求选择；

第一透镜35和第二透镜36：采用双凸或平凸透镜。

本实用新型可以根据实际使用需求灵活转变：

1)如果实际使用环境比较狭小，就可配备上述第一次反射镜4和第二次反射镜7，起转折光路作用，以适应比较狭小的区域，构成适应狭小区域的反射式纹影系统，该系统按光路依次包括：光源1、聚光镜组2、狭缝3、第一次反射镜4、第一主反射镜5、第二主反射镜6、第二次反射镜7、刀口8和相机9，如图1所示。

2)如果实际使用环境比较大，就可不需要配备上述第一次反射镜4和第二次反射镜7，这样就构成适应大区域的反射式纹影系统，该系统按光路依次包括：光源1、聚光镜组2、狭缝3、第一主反射镜5、第二主反射镜6、刀口8和相机9，如图2所示。

3)如果要提高本系统的灵敏度，还可采用一个主反射镜的系统，构成灵敏度更高的双光程反射式纹影系统，该系统按光路依次包括：光源1、聚光镜组2、狭缝3、第一主反射镜5、刀口8和相机9，如图3所示。

4)如果不采用反射镜，而只采用透镜，就构成透射式纹影系统，该系统按光路依次包括：光源1、聚光镜组2、狭缝3、第一透镜35、第二透镜36、刀口8和相机9，如图4所示。

为方便调试，本实用新型可分为4个主要部件，将上述光源1、聚光镜组2和狭缝3合并调节，统称为光源聚光镜狭缝模块；将第一主反射镜5和第二主反射镜6统称为主反射镜模块；将第一次反射镜4和第二次反射镜7统称为次反射镜模块，以及刀口模块。

1)光源聚光镜狭缝模块

如图5和图6所示，光源1位于光源座12上，光源座12可上下微调，保证光源1中心、聚光镜组2中心和狭缝3中心重合，使光源1通过聚光镜组2后可清晰成像于狭缝3处，形成所需的照明光源；聚光镜组2由数块光学玻璃构成，位于聚光镜筒10中，聚光镜筒10可前后微调，保证光源成像质量；狭缝3宽度和长度根据光源成像设计确定，可根据需求使用彩色或黑白狭缝，也可选用单口或多口狭缝，狭缝3由狭缝架11固定锁紧，狭缝架11通过可调支杆21与滑块13连接，可调支杆21高度可调，保证狭缝3与聚光镜组2高度一致；同时，光源1和聚光镜组2通过光源外壳21构成一个整体，且也与滑块13连接；滑块13可在导轨14上前后(图6中的Z轴)平移，保证光源1中心、聚光镜组2中心和狭缝3在Z轴方向一致，同时滑块13还可在导轨14上左右(图6中的X轴)平移，保证光源成像质量；导轨14通过螺钉固定在角位移平台15上，角位移平台15具有俯仰调节功能，保证纹影系统的光轴水平，角位移平台15固定在固定高度平台16上，根据使用需求不同可更换不同高度的固定高度平台16，也可选用剪切升降平台替换固定高度平台16，此时光源光轴高度可调。在光源聚光镜狭缝模块中也可根据使用需求增加倾斜偏转调节，形成6维可调的光源聚光镜狭缝模块。

2)主反射镜模块

如图7所示，主反镜模块由剪切升降台24、平移调节台25、旋转调节机构26、主镜镜框27、俯仰调节机构28和主反射镜(第一主反射镜5或第二主反射镜6)构成，剪切升降台24可以对主反射镜进行高度调节，平移调节台25可对主反射镜进行水平位置调节，旋转调节机构26可对主反射镜进行旋转调节，俯仰调节机构28可对主反射镜进行俯仰调节，最终保证主反射镜反射光束与光轴重合。上述第一主反射镜5构成一套主反射镜模块，上述第二主反射镜6构成另一套主反射镜模块，两套主反射镜模块的结构是一样的。

3)次反射镜模块

如图8和图9所示，次反射镜模块由磁性底座17、微调升降杆架18、第一支杆19、二维调整支架20和次反射镜(第一次反射镜4或第二次反射镜7)构成，其中磁性底座17可将次反射镜固定在光学平台之上，微调升降杆架18和第一支杆19配合可对次反射镜的高度进行调节，二维调整支架20可将次反射镜与第一支杆19进行连接，同时具有俯仰和偏转二维调节作用，保证次反射镜中心与光路光轴重合。次反射镜可选用小口径平面反射镜，起转折光路作用，在整体长度可实现的情形下，非纹影系统必要模块。上述第一次反射镜4构成一套次反射镜模块，上述第二次反射镜7构成另一套次反射镜模块，两套次反射镜模块的结构是一样的。

4)刀口模块

如图10所示，刀口模块由磁性底座30、微调升降杆架31、第二支杆32、第三支杆33、转接块34和刀口8构成，磁性底座30将刀口模块与光学平台连接，起连接固定作用，微调升降杆架31和第二支杆32配合可对刀口8的高度进行调节，通过调节刀口8，改变刀口切入量可以得到不同灵敏度的纹影图像，调节量根据实际情况决定。第三支杆33和转接块34非必须结构，根据实际使用情况，若要进行竖直刀口切割光束，需要配置第三支杆33和转接块34。

Claims (8)

1.分体式纹影系统，其特征在于，按光路依次包括：光源(1)、聚光镜组(2)、狭缝(3)、第一主反射镜(5)、刀口(8)和相机(9)。

2.如权利要求1所述的分体式纹影系统，其特征在于，还包括第二主反射镜(6)，所述第二主反射镜(6)设置在所述第一主反射镜(5)后面。

3.如权利要求2所述的分体式纹影系统，其特征在于，还包括第一次反射镜(4)和第二次反射镜(7)，所述第一次反射镜(4)设置在所述狭缝(3)后面，所述第二次反射镜(7)设置在所述第二主反射镜(6)后面。

4.如权利要求3所述的分体式纹影系统，其特征在于，所述第一次反射镜(4)和第二次反射镜(7)构成次反射镜模块。

5.如权利要求2所述的分体式纹影系统，其特征在于，所述第一主反射镜(5)和第二主反射镜(6)分别由第一透镜(35)和第二透镜(36)代替。

6.如权利要求2所述的分体式纹影系统，其特征在于，所述第一主反射镜(5)和第二主反射镜(6)构成主反射镜模块。

7.如权利要求1所述的分体式纹影系统，其特征在于，所述光源(1)、聚光镜组(2)和狭缝(3)构成光源聚光镜狭缝模块。

8.如权利要求1所述的分体式纹影系统，其特征在于，所述光源(1)中心、聚光镜组(2)中心和狭缝(3)中心重合。