CN2665693Y - 旋转镜平行多光片装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及镜平行光片设备，具体为一种在空气动力模型风洞试验中应用的旋转镜平行多光片装置。其特点是：在中支座(7)与右支座(13)之间连接有一转轴(8)，转轴(8)上不等间距的固定连接有平面镜座(10)、(11)、(12)，在转轴(8)的侧方有一个与转轴(8)平行的玻璃柱镜(24)，在中支座(7)上由电机螺钉(18)连接固定伺服电机(4)、减速器(5)，经连轴器(17)与转轴(8)连接构成转动结构；在端底板(14)上由锁紧螺钉(20)将三维支座(21)固定于底板(14)上，使调节锁紧螺钉(20)可横向调节三维支座(21)，圆平面镜(19)连接于三维支座(21)上可绕三维支座(21)转动。结构简单，具有多个调节功能，光路调节方便简单。平行多片光既可用作静止片光的流动显示，还可用于动态的扫描式片光流动显示。

Description

旋转镜平行多光片装置

(一)术领域：本实用新型涉及镜平光片设备，具体为一种在空气动力模型和风洞试验中应用的旋转镜平行多光片装置。

(二)背景技术：目前，在我国风洞试验研究是研制和发展飞行器的三大主要手段之一(其他有飞行试验与CFD数值模拟)。飞行器模型在风洞中的流动显示试验是风洞试验研究的重要内容，它可以定性和定量地给出模型周围流场的整体流动特性，揭示新的流动机理，为改进和研制新布局飞行器提供依据。为研究具有高机动性和敏捷性的下一代新飞行器，本发明人在“八五”、“九五”和“十五”期间在国内率先开展了风洞中大攻角动态试验，包括动态流动显示试验。采用激光片光显示流场中某一平面内的流动特性，是上世纪八十年代以来进行流动显示的最常规的方法之一。将连续激光光束(如Ar离子激光)经一柱镜发散成片状光(片光，厚度在1毫米左右)，射向模型周围流场。在流场中投入示踪粒子(如烟)，随气流经过片光时，由粒子的光散射，即可显示在片光平面内的流动图象。在以前大量激光片光流动显示试验中，普遍采用单片光，即只能获得一个平面内的流动图象。要得到其他位置的流动图象，就需要移测装置，将整个片光装置移动到新位置。这既影响风洞试验效率，又难以保证片光质量。为获得空间流动图象，需要静止多片光或扫描式多片光，而后经过图象处理和三维重建，得到空间流动图象。本专利研制了一种将一束激光变成多个平行片光，用于显示模型周围不同位置处的流场。既可用作静止多片光，亦可用作扫描式多片光；片光显示位置和片光扫描速度均可调。

(三)发明内容：本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低廉，操作使用方便的获得空间流动图象，静止多片光或扫描式多片光，而后经过图象处理和三维重建，得到空间流动图象；可将一束激光变成多个平行片光，用于显示模型周围不同位置处的流场。既可用作静止多片光，亦可用作扫描式多片光；片光显示位置和片光扫描速度均可调的旋转镜平行多光片装置。本实用新型的目的是这样实现的：它包含上挂块(1)、左支座(3)、伺服电机(4)、减速器(5)、中支座(7)、转轴(8)、上盖板(9)、平面镜座(10)、(11)、(12)、右支座(13)，底板(14)、转轴轴承(16)、连轴器(17)、圆平面镜(19)、锁紧螺钉(20)、三维支座(21)、后盖板(22)、玻璃柱镜(24)、平面镜(25)、(26)、(27)、滑槽(29)。在中支座(7)与右支座(13)之间连接有一转轴(8)，转轴(8)上不等间距的固定连接有平面镜座(10)、(11)、(12)，在转轴(8)的侧方有一个与转轴(8)平行的玻璃柱镜(24)，在中支座(7)上由电机螺钉(1 8)连接固定伺服电机(4)、减速器(5)，经连轴器(17)与转轴(8)连接构成转动结构；在端底板(14)上由锁紧螺钉(20)将三维支座(21)固定于底板(14)上，使调节锁紧螺钉(20)可横向调节三维支座(21)，圆平面镜(19)连接于三维支座(21)上可绕三维支座(21)转动。转轴(8)上有槽(29)，平面镜座(10)连接于滑槽(29)在转轴(8)上滑动。平面镜(25)、(26)、(27)为1-10个。本实用新型的优点在于：结构简单、成本低廉、操作使用方便、准确灵活。可将一束激光变成多个平行片光，用于显示模型周围不同位置处的流场。既可用作静止多片光，亦可用作扫描式多片光；片光显示位置和片光扫描速度均可调。

(四)附图说明：图1为本实用新型结构原理主视示意图。图2为本实用新型结构原理俯视示意图。

(五)具体实施方式：在中支座(7)与右支座(13)之间连接有一转轴(8)，转轴(8)上不等间距的固定连接有平面镜座(10)、(11)、(12)，在转轴(8)的侧方有一个与转轴(8)平行的玻璃柱镜(24)，在中支座(7)上由电机螺钉(18)连接固定伺服电机(4)、减速器(5)，经连轴器(17)与转轴(8)连接构成转动结构；在端底板(14)上由锁紧螺钉(20)将三维支座(21)固定于底板(14)上，使调节锁紧螺钉(20)可横向调节三维支座(21)，圆平面镜(19)连接于三维支座(21)上可绕三维支座(21)转动。转轴(8)上有槽(29)，平面镜座(10)连接于滑槽(29)在转轴(8)上滑动。平面镜(25)、(26)、(27)为1-10个。本实用新型工作过程是：将多个平面镜及其平面镜座等圆周角、顺序安装在可转动的转轴上的1-10个槽上。该轴经弹性连轴器伺服电机和减速器相连并由其驱动。调节三维支座使入射激光束经圆平面镜反射后光束平行转轴。转动该轴，当激光束到达第一平面镜(25)后，调节该平面镜座的方位和位置，使激光束通过该平面镜反射光束垂直与转动轴平行的玻璃柱镜并形成片光，垂直射向进行风洞试验的模型的某一确定位置。其他平面镜作相似调整。这样，当转轴连续转动时就可获得平行多片光，用于显示多个平面内的流场。转动轴和电机经转轴轴承(16)安装在中支座右支座上。整个装置由上挂块和上挂螺栓安装在风洞内一个移测机构上。圆平面镜安装在一个三自由度调节的三维支座上。玻璃柱镜轴平行转轴。在本实用新型采用了六个平面镜安装在转轴上(等圆周角为60°)，获得6个片光流动图象。由该6个平面(二维)图象经过三维重建就可得到空间流动图象。使用时首先将本实用新型安装在风洞中的支架上，调节三维支座，使入射激光光束通过圆平面镜反射后平行转动轴。然后，调节平面镜的角度和位置，使反射光束垂直射向柱镜并形成片光，到达模型表面确定位置。调节十分方便。将一束激光变成多个片光，还可以采用光学方法。比如把一束激光通过一棱镜变成二束光，再通过二个棱镜变成四束光，等等。该方法使用光学棱镜，不仅价格昂贵，而且最后光束强度为原入射光束强度的1/2(N为棱镜组数，不计通过棱镜的光强损失)，严重影响片光强度和显示质量。本本实用新型采用安装在旋转轴上多个平面镜，使每束光强度基本与原入射光束强度一致。本实用新型结构简单，具有多个调节功能，光路调节方便简单。平行多片光既可用作静止片光的流动显示，还可用于动态的扫描式片光流动显示。扫描速度取决于电机转速(减速器减速比为8)。电机额定转速为3000rpm。当转速1000rpm时，从一片光到邻近片光的时间(对应六片光)为0.08秒，对于准定常流场的显示是完全可以适用的。

Claims (3)

1、一种旋转镜平行多光片装置，它包含上挂块(1)、左支座(3)、伺服电机(4)、减速器(5)、中支座(7)、转轴(8)、上盖板(9)、平面镜座(10)、(11)、(12)、右支座(13)、底板(14)、转轴轴承(16)、连轴器(17)、圆平面镜(19)、锁紧螺钉(20)、三维支座(21)、后盖板(22)、玻璃柱镜(24)、平面镜(25)、(26)、(27)、滑槽(29)，其特征在于：在中支座(7)与右支座(13)之间连接有一转轴(8)，转轴(8)上不等间距的固定连接有平面镜座(10)、(11)、(12)，在转轴(8)的侧方有一个与转轴(8)平行的玻璃柱镜(24)，在中支座(7)上由电机螺钉(18)连接固定伺服电机(4)、减速器(5)，经连轴器(17)与转轴(8)连接构成转动结构；在端底板(14)上由锁紧螺钉(20)将三维支座(21)固定于底板(14)上，使调节锁紧螺钉(20)可横向调节三维支座(21)，圆平面镜(19)连接于三维支座(21)上可绕三维支座(21)转动。

2、根据权利要求1所述的一种旋转镜平行多光片装置，其特征是：转轴(8)上有槽(29)，平面镜座(10)连接于滑槽(29)在转轴(8)上滑动。

3、根据权利要求1所述的一种旋转镜平行多光片装置，其特征是：平面镜(25)、(26)、(27)为1-10个。