DE202021105262U1

DE202021105262U1 - Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz

Info

Publication number: DE202021105262U1
Application number: DE202021105262.7U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Shenzhen Technology University Shenzhen Cn
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2021-10-12
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: WO2022078086A1; CN112051667A

Abstract

Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz, wobei der Drehspiegel in Struktur eines gleichseitigen Dreieckprisma ausgebildet ist und drei rechteckige Spiegelflächen mit gleicher Größe und zwei Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks mit gleicher Größe umfasst, wobei die langen Seiten von den drei rechteckigen Spiegelflächen so angeordnet sind, dass alle zwei von ihnen eingeschlossen sind, und wobei die eingeschlossenen langen Seiten die Kanten des Drehspiegels bilden, und wobei die breiten Seiten von den drei rechteckigen Spiegelflächen eingeschlossen sind, um die beiden Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks zu bilden, dadurch gekennzeichnet, und wobei der Drehspiegel weiterhin drei gleiche topologische Strukturen umfasst, die jeweils um drei Winkelhalbierenden der Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks symmetrisch sind, und wobei eine einzelne topologische Struktur eine erste Kombination von Durchgangslöchern, eine zweite Kombination von Durchgangslöchern und eine dritte Kombination von Durchgangslöchern umfasst, die nacheinander entlang den Winkelhalbierenden symmetrisch angeordnet sind, und wobei die Durchgangslöcher in der ersten Kombination von Durchgangslöchern, der zweiten Kombination von Durchgangslöchern und der dritten Kombination von Durchgangslöchern eine gleiche Größe und Form aufweisen und die Durchgangslöcher in den jeweiligen Kombinationen einen gleichen Abstand zueinander haben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Ultrahochgeschwindigkeitskamera, insbesondere einen Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz.
STAND DER TECHNIK
Der Drehspiegel stellt das Herzstück der Ultra-Hochgeschwindigkeitskamera vom Drehspiegel-Typ dar. Der Aufbau und die mechanischen Eigenschaften des Drehspiegels bestimmen direkt die zeitliche Auflösung, die räumliche Auflösung, die Bildgebungsqualität und die Betriebssicherheit der Ultra-Hochgeschwindigkeitskamera. Bei dem Ultrahochgeschwindigkeitskamerasystem vom Framing-Typ wird das Zwischenbild des Systems in der Nähe des Drehspiegels erzeugt, und der Drehspiegel hat gleichzeitig die Doppelfunktionen als Feldlinse und Hochgeschwindigkeits-Abtastspiegel. Bei der scannenden Ultrahochgeschwindigkeitskamera hat der Drehspiegel gleichzeitig die Doppelfunktionen als Projektionsspiegel und Hochgeschwindigkeits-Abtastspiegel. Hinsichtlich der räumlichen Auflösung gilt: je größer die Spiegelflächenstruktur des Drehspiegels ist, desto größer ist die getragenen Informationsmenge, aber desto größer ist die innere Spannung und desto größer ist die Verformung de Spiegelfläche, so dass die Möglichkeit einer Beschädigung des Drehspiegelsystem und sogar des Bildgebungssystems sich erhöht. Hinsichtlich der zeitlichen Auflösung ist die zeitliche Auflösung des Ultrahochgeschwindigkeitskamerasystem direkt proportional zur Drehzahl des Drehspiegels, je höher die Drehzahl ist, desto höher ist die zeitliche Auflösung des Ultrahochgeschwindigkeitskamerasystems. Gleichzeitig wird es aber durch die Struktur des Drehspiegels begrenzt. Die kritische Grenzdrehzahl erster Ordnung des Drehspiegels hängt vom Material und der Struktur des Drehspiegels ab und liegt in der Regel zwischen 200.000 und 400.000 Umdrehungen pro Minute. Die zeitliche Auflösung des Drehspiegels ist begrenzt. Wenn die Baugröße des Drehspiegels verringert wird, kann auch der Zweck erreicht werden, die kritische Grenzdrehzahl erster Ordnung und die zeitliche Auflösung des Drehspiegels zu erhöhen. Die Verkleinerung der äußeren Struktur des Drehspiegels wird jedoch unweigerlich die Rahmengröße der Ultrahochgeschwindigkeitskamera und ihre räumliche Auflösung verringern. Durch die seitliche Verformung des Drehspiegels wird das Bild verzerrt, was sich direkt auf die Bildgebungsqualität der Ultrahochgeschwindigkeitskamera auswirkt.
INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Um die oben geschilderten Mängel aus dem Stand der Technik zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung einen Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz zur Verfügung, wobei auf der Grundlage, dass die ursprüngliche Spiegelflächengröße des Drehspiegels nicht geändert wird, die maximale seitliche Verformung der Spiegelfläche von ursprünglich 1,191×10^-6 mm auf 0,654×10^-6 mm reduziert wird, und wobei die maximale seitliche Verformung der dreieckigen Endfläche 54,9% der ursprünglichen Struktur beträgt, was einer Reduzierung um 45,1% entspricht, wodurch die Bildgebungsqualität der Ultrahochgeschwindigkeitskamera wirksam verbessert werden kann. Die Grundfrequenz des Drehspiegels beträgt 8876,3 Hz, was einer Steigerung von 532,1 Hz gegenüber der ursprünglichen Struktur von 8344,2 Hz entspricht. Die kritische Grenzdrehzahl erster Ordnung des Drehspiegels wird um 31926 U/min erhöht, was einer Steigerung von 6% im Vergleich zum ursprünglichen Zustand entspricht, wodurch die zeitliche Auflösung der Ultrahochgeschwindigkeitskamera bis zu einem gewissen Grad erhöht werden kann.
Um die technischen Effekte zu erzielen, verwendet die vorliegende Erfindung die folgende technische Lösung: einen Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz, wobei der Drehspiegel in Struktur eines gleichseitigen Dreieckprisma ausgebildet ist und drei rechteckige Spiegelflächen mit gleicher Größe und zwei Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks mit gleicher Größe umfasst, wobei die langen Seiten von den drei rechteckigen Spiegelflächen so angeordnet sind, dass alle zwei von ihnen eingeschlossen sind, und wobei die eingeschlossenen langen Seiten die Kanten des Drehspiegels bilden, und wobei die breiten Seiten von den drei rechteckigen Spiegelflächen eingeschlossen sind, um die beiden Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks zu bilden, und wobei der Drehspiegel weiterhin drei gleiche topologische Strukturen umfasst, die jeweils um drei Winkelhalbierenden der Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks symmetrisch sind, und wobei eine einzelne topologische Struktur eine erste Kombination von Durchgangslöchern, eine zweite Kombination von Durchgangslöchern und eine dritte Kombination von Durchgangslöchern umfasst, die nacheinander entlang den Winkelhalbierenden symmetrisch angeordnet sind, und wobei die Durchgangslöcher in der ersten Kombination von Durchgangslöchern, der zweiten Kombination von Durchgangslöchern und der dritten Kombination von Durchgangslöchern eine gleiche Größe und Form aufweisen und die Durchgangslöcher in den jeweiligen Kombinationen einen gleichen Abstand zueinander haben,
Bevorzugt ist die erste Kombination von Durchgangslöchern auf der äußersten Seite der Winkelhalbierende gebildet und umfasst 8 Durchgangslöcher, die von näher zu am weitesten von der Spitze entfernt so in gleichen Abständen eingereiht sind, dass die erste Reihe 1 Durchgangsloch, die zweite Reihe 2 Durchgangslöcher, die dritte Reihe 3 Durchgangslöcher und die vierte Reihe 2 Durchgangslöcher aufweist.
Bevorzugt ist die zweite Kombination von Durchgangslöchern auf einer der Spitze der Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks abgewandten Seite der ersten Kombination von Durchgangslöchern gebildet und umfasst 19 Durchgangslöcher, die von näher zu am weitesten von der ersten Kombination von Durchgangslöchern entfernt so in gleichen Abständen eingereiht sind, dass die erste Reihe 3 Durchgangslöcher, die zweite Reihe 4 Durchgangslöcher, die dritte Reihe 5 Durchgangslöcher, die vierte Reihe 4 Durchgangslöcher und die fünfte Reihe 3 Durchgangslöcher aufweist.
Bevorzugt ist die dritte Kombination von Durchgangslöchern auf einer der ersten Kombination von Durchgangslöchern abgewandten Seite der zweiten Kombination von Durchgangslöchern gebildet und umfasst 3 Durchgangslöcher, die jeweils auf den beiden Seiten der Winkelhalbierende gebildet und linear angeordnet sind, und wobei die durch die Mittelpunkte von den drei Durchgangslöchern auf einer Seite gebildete Linie in einem Winkel von 30° zu der Winkelhalbierende angeordnet ist.
Bevorzugt ist der Querschnitt des Durchgangslochs in der topologischen Struktur ein gleichseitiges Sechseck mit einem Umkreisradius von 0,4 mm, wobei sich zwischen zwei benachbarten Seiten des gleichseitigen Sechsecks weiterhin eine Übergangskante mit einem Rundungsradius von 0,02 mm befindet.
Bevorzugt sind die Kanten mit einem kleinsten Abstand zwischen zwei benachbarten Durchgangslöchern in der topologischen Struktur parallel angeordnet und der Abstand zwischen den parallelen Kanten beträgt 0,11 mm.
Bevorzugt beträgt der Mittenabstand zwischen zwei benachbarten Durchgangslöchern 0,69 mm.
Bevorzugt beträgt das Volumen des Drehspiegels 3424,5 mm³, wobei der Umkreisradius der Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks 13,83 mm beträgt.
Bevorzugt ist der Drehspiegel mit einem Mittelloch versehen, wobei das Mittelloch durch die beiden Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks hindurchgeführt ist, und wobei der Mittelpunkt des Mittellochs mit dem Mittelpunkt der Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks überlappt.
Bevorzugt beträgt der Lochdurchmesser des Mittellochs 6 mm.
Die vorliegende Erfindung hat folgende Vorteile:

1. die Durchgangslöcher in den drei Kombinationen von Durchgangslöchern in der topologischen Struktur weisen eine gleiche Größe und Form auf und die Durchgangslöcher in den jeweiligen Kombinationen haben einen gleichen Abstand zueinander, werden die Steifigkeit von der Kante zur Mittellinie des Drehspiegels und die Steifigkeit von der Spiegelfläche zur Mittellinie zum Gleichgewicht neigen, so dass die Verformung der Spiegelfläche reduziert und gleichzeitig die Grundfrequenz des Drehspiegels erhöht wird; außerdem machen die gleiche Größe und Form der Durchgangslöcher den Bearbeitungsprozess des Drehspiegels einfacher;
2. durch eine spezifische Einstellung der Anzahl der jeweiligen Durchgangslöcher in der ersten Kombination von Durchgangslöchern, der zweiten Kombination von Durchgangslöchern und der dritten Kombination von Durchgangslöchern und der Kombinationsform können die Abdichtung des Materials von diesem Teil der Kombination und die Steifigkeit dieses Teils der Struktur der Kombination verringert werden;
3. das Durchgangsloch ist ein gleichseitiges Sechseck mit einem Umkreisradius von 0,4 mm, wobei sich zwischen zwei benachbarten Seiten des gleichseitigen Sechsecks weiterhin eine Übergangskante mit einem Rundungsradius von 0,02 mm befindet, dadurch können die Steifigkeit von der Spiegelfläche zur Mitte des Drehspiegels und die Steifigkeit von der Kante zur Mitte ein relatives Gleichgewicht erreichen, so dass die relative seitliche Verformung der Spiegelfläche verringert wird;
4. die Kanten mit einem kleinsten Abstand zwischen zwei benachbarten Durchgangslöchern sind parallel angeordnet und der Abstand zwischen den parallelen Kanten beträgt 0,11 mm, um die Steifigkeit des Teils der Struktur von der Kante des Drehspiegels zur Mitte des Drehspiegels zu verbessern, dadurch wird die Grundfrequenz des Drehspiegels erhöht, auf die Weise wird der doppelte Zweck erreicht, die Verformung der Spiegelfläche zu verringern und die Grundfrequenz zu erhöhen.

Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Strukturansicht eines Drehspiegels für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische Strukturansicht einer Endfläche in Form eines gleichseitigen Dreiecks in einem Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein schematisches Diagramm einer vergrößerten Struktur einer topologischen Struktur in einem Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Kurve der seitlichen Verformung einer Spiegelfläche des Drehspiegels für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Kurve der seitlichen Verformung einer Spiegelfläche eines Drehspiegels für die Ultrahochgeschwindigkeitskamera aus dem Stand der Technik.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren und den Ausführungsformen näher erläutert. Alle Beispiele der Ausführungsformen werden in Figuren dargestellt, dabei stehen die Bezugszeichen, die die ganze Zeit hindurch gleich oder ähnlich sind, für gleiche oder ähnliche Elemente oder Elemente mit gleicher oder ähnlicher Funktion. Die im Zusammenhang mit den Figuren erläuterten Ausführungsformen sind beispielhaft, dienen nur zur Erklärung der vorliegenden Erfindung und können nicht als Beschränkung für die vorliegende Erfindung verstanden werden.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass in der Erläuterung der vorliegenden Erfindung die Richtungs- oder Positionsbeziehungen mit den Fachwörtern wie „Länge“, „Breite“, „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“, „vertikal“, „horizontal“, „Oberteil“, „Boden“, „innen“, „außen“ usw. auf den in Figuren dargestellten Richtungs- oder Positionsbeziehungen basieren. Sie dienen nur zur Erläuterung des vorliegenden Patents und zur Erleichterung der Erläuterung. Sie zeigen nicht und deutet nicht an, dass die dargestellten Vorrichtungen oder Elemente bestimmte Richtungen haben oder in bestimmten Richtungen gebaut und bedient werden sollen. Aufgrund dessen können nicht als Beschränkung für die vorliegende Erfindung verstanden werden.
Darüber hinaus werden „das erste“, „das zweite“ und „das dritte“ nur zum Erklären des Ziels verwendet und sie können nicht derart verstanden werden, dass sie die relative Bedeutung anweisen oder implizieren oder auf die Anzahl der angewiesenen technischen Merkmale implizit hinweisen. Aufgrund dessen können die mit „dem ersten“, „dem zweiten“ und „dem dritten“ definierten Merkmale eines oder mehrere von den Merkmalen explizit oder implizit umfassen. In der Erläuterung der vorliegenden Erfindung bezieht sich „mehrere“ auf zwei oder mehr als 2, falls nichts anderes vorgegeben wird.
Wenn in der vorliegenden Erfindung keine anderen deutlichen Feststellungen und Definitionen bestehen, sollen die Fachwörter „Installation“, „Kopplung“, „Verbindung“, Befestigung‟ und „Anordnung“ im weiteren Sinn verstanden werden, z.B. kann die „Befestigung“ sowohl feste Verbindung als auch demontierbare Verbindung, oder integrierte Verbindung sein; es kann mechanische Verbindung oder elektrische Verbindung sein; es kann direkte Verbindung oder eine Verbindung über ein Medium sein, es kann ebenfalls eine Verbindung innerhalb von zwei Elementen oder eine Wechselwirkungsbeziehung zwischen zwei Elementen sein. Der Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet kann anhand der konkreten Situationen die konkreten Bedeutungen der vorstehenden Fachwörter in der vorliegenden Erfindung verstehen.
Wie in 1 bis 4 dargestellt, stellt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz zur Verfügung, wobei der Drehspiegel in Struktur eines gleichseitigen Dreieckprisma ausgebildet ist und drei rechteckige Spiegelflächen 100 mit gleicher Größe und zwei Endflächen 200 in Form eines gleichseitigen Dreiecks mit gleicher Größe umfasst. Insbesondere sind die langen Seiten von den drei rechteckigen Spiegelflächen 100 so angeordnet, dass alle zwei von ihnen eingeschlossen sind, wobei die eingeschlossenen langen Seiten die Kanten des Drehspiegels bilden, und wobei die breiten Seiten von den drei rechteckigen Spiegelflächen 100 eingeschlossen sind, um die beiden Endflächen 200 in Form eines gleichseitigen Dreiecks zu bilden, und wobei der durch die rechteckigen Spiegelflächen 100 und die Endflächen 200 in Form eines gleichseitigen Dreiecks eingeschlossene Raum die Hauptstruktur des Drehspiegels ist, und wobei der Drehspiegel aus Aluminiumlegierung hergestellt sein kann, darauf ist es allerdings nicht beschränkt. Der Drehspiegel ist mit einem Mittelloch 300 versehen, wobei das Mittelloch 300 durch die beiden Endflächen 200 in Form eines gleichseitigen Dreiecks hindurchgeführt ist, und wobei der Mittelpunkt des Mittellochs 300 mit dem Mittelpunkt der Endflächen 200 in Form eines gleichseitigen Dreiecks überlappt, in dem Mittelloch 300 kann eine rotierende Welle (nicht dargestellt) angeordnet sein, wobei der Drehspiegel durch die rotierende Welle in der Dunkelkammer de Ultrahochgeschwindigkeitskamera installiert ist und durch die rotierende Welle zur Drehung angetrieben wird. Insbesondere beträgt der Umkreisradius der Endflächen 200 in Form eines gleichseitigen Dreiecks 13,83 mm, wobei der Lochdurchmesser des Mittellochs 6 mm beträgt.
Der Drehspiegel umfasst weiterhin drei gleiche topologische Strukturen 400, die jeweils um drei Winkelhalbierenden A der Endflächen 200 in Form eines gleichseitigen Dreiecks symmetrisch sind, wobei eine einzelne topologische Struktur 400 eine erste Kombination von Durchgangslöchern 410, eine zweite Kombination von Durchgangslöchern 420 und eine dritte Kombination von Durchgangslöchern 430 umfasst, die nacheinander entlang den Winkelhalbierendem A symmetrisch angeordnet sind, und wobei die Durchgangslöcher in der ersten Kombination von Durchgangslöchern 410, der zweiten Kombination von Durchgangslöchern 420 und der dritten Kombination von Durchgangslöchern 430 eine gleiche Größe und Form aufweisen und die Durchgangslöcher in den jeweiligen Kombinationen einen gleichen Abstand zueinander haben, mit der Anordnung der topologischen Strukturen 400 können die Steifigkeit von der Kante zur Mittellinie des Drehspiegels und die Steifigkeit von der Spiegelfläche zur Mittellinie zum Gleichgewicht neigen, so dass die Verformung der Spiegelfläche reduziert und gleichzeitig die Grundfrequenz des Drehspiegels erhöht wird. Außerdem machen die gleiche Größe und Form der Durchgangslöcher den Bearbeitungsprozess des Drehspiegels einfacher.
Insbesondere ist die erste Kombination von Durchgangslöchern 410 auf der äußersten Seite der Winkelhalbierende A gebildet und liegt nahe an der Spitzenposition der Endflächen 200 in Form eines gleichseitigen Dreiecks, die erste Kombination von Durchgangslöchern 410 umfasst 8 Durchgangslöcher, die von näher zu am weitesten von der Spitze entfernt so in gleichen Abständen eingereiht sind, dass die erste Reihe 1 Durchgangsloch, die zweite Reihe 2 Durchgangslöcher, die dritte Reihe 3 Durchgangslöcher und die vierte Reihe 2 Durchgangslöcher aufweist. Die zweite Kombination von Durchgangslöchern 420 ist auf einer der Spitze der Endflächen 200 in Form eines gleichseitigen Dreiecks abgewandten Seite der ersten Kombination von Durchgangslöchern 410 gebildet, die zweite Kombination von Durchgangslöchern 420 umfasst 19 Durchgangslöcher, die von näher zu am weitesten von der ersten Kombination von Durchgangslöchern entfernt so in gleichen Abständen eingereiht sind, dass die erste Reihe 3 Durchgangslöcher, die zweite Reihe 4 Durchgangslöcher, die dritte Reihe 5 Durchgangslöcher, die vierte Reihe 4 Durchgangslöcher und die fünfte Reihe 3 Durchgangslöcher aufweist. Die dritte Kombination von Durchgangslöchern 430 ist auf einer der ersten Kombination von Durchgangslöchern 410 abgewandten Seite der zweiten Kombination von Durchgangslöchern 420 gebildet und umfasst 3 Durchgangslöcher, die jeweils auf den beiden Seiten der Winkelhalbierende A gebildet und linear angeordnet sind, wobei die durch die Mittelpunkte von den drei Durchgangslöchern auf einer Seite gebildete Linie in einem Winkel von 30° zu der Winkelhalbierende A angeordnet ist. Durch eine Einstellung der Anzahl der jeweiligen Durchgangslöcher in der ersten Kombination von Durchgangslöchern 410, der zweiten Kombination von Durchgangslöchern 420 und der dritten Kombination von Durchgangslöchern 430 und der Kombinationsform können die Abdichtung des Materials von diesem Teil der Kombination und die Steifigkeit dieses Teils der Struktur der Kombination verringert werden.
Als eine weitere Verbesserung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist der Querschnitt des Durchgangslochs in der topologischen Struktur 400 ein gleichseitiges Sechseck mit einem Umkreisradius von 0,4 mm, wobei sich zwischen zwei benachbarten Seiten des gleichseitigen Sechsecks weiterhin eine Übergangskante mit einem Rundungsradius von 0,02 mm befindet, dadurch können die Steifigkeit von der Spiegelfläche zur Mitte des Drehspiegels und die Steifigkeit von der Kante zur Mitte ein relatives Gleichgewicht erreichen, so dass die relative seitliche Verformung der Spiegelfläche verringert wird.
Als eine weitere Verbesserung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung sind die Kanten mit einem kleinsten Abstand zwischen zwei benachbarten Durchgangslöchern in der topologischen Struktur 400 parallel angeordnet und der Abstand zwischen den parallelen Kanten beträgt 0,11 mm, um die Steifigkeit des Teils der Struktur von der Kante des Drehspiegels zur Mitte des Drehspiegels zu verbessern, dadurch wird die Grundfrequenz des Drehspiegels erhöht, auf die Weise wird der doppelte Zweck erreicht, die Verformung der Spiegelfläche zu verringern und die Grundfrequenz zu erhöhen. Weiter bevorzugt beträgt der Mittenabstand zwischen zwei benachbarten Durchgangslöchern 0,69 mm.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beträgt das Volumen des Drehspiegels 3424,5 mm³, während das Volumen des Drehspiegels im Stand der Technik 4576,61 mm³ beträgt, die strukturelle Masse des Drehspiegels wird auf 75% der bestehenden Masse reduziert, was die Grundfrequenz des Drehspiegels wirksam erhöht.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betragen die Winkel zwischen den Achsen der Durchgangslöcher in der topologischen Struktur 400 jeweils 60° und 120°, die Einstellung dieser beiden Winkel stimmt über der Ecke des Drehspiegels und dem Winkel zwischen den Achsen des Drehspiegels überein.
Wie in 4 bis 5 dargestellt, wird bei dem Drehspiegel in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage, dass die ursprüngliche Spiegelflächengröße des Drehspiegels nicht geändert wird, die maximale seitliche Verformung der Spiegelfläche von ursprünglich 1,191×10^-6 mm auf 0,654×10^-6 mm reduziert, wobei die maximale seitliche Verformung der dreieckigen Endfläche 54,9% der ursprünglichen Struktur beträgt, was einer Reduzierung um 45,1% entspricht, wodurch die Bildgebungsqualität der Ultrahochgeschwindigkeitskamera wirksam verbessert werden kann. Die Grundfrequenz des Drehspiegels in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beträgt 8876,3 Hz, was einer Steigerung von 532,1 Hz gegenüber der ursprünglichen Struktur von 8344,2 Hz entspricht. Die kritische Grenzdrehzahl erster Ordnung des Drehspiegels wird um 31926 U/min erhöht, was einer Steigerung von 6% im Vergleich zum ursprünglichen Zustand entspricht, wodurch die zeitliche Auflösung der Ultrahochgeschwindigkeitskamera bis zu einem gewissen Grad erhöht werden kann.
Am Ende sollte es darauf hingewiesen werden, dass die vorstehende Ausführungsform nur zur Erläuterung der technischen Lösung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dienen, statt sie zu beschränken. Obwohl im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungsform die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher erläutert wird, soll der Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet verstehen, dass er die in den vorstehenden Ausführungsform aufgeführten technischen Lösungen ändern oder die technischen Merkmale teilweise oder völlig äquivalent ersetzen kann und mit diesen Änderungen oder Ersetzungen die entsprechenden technischen Lösungen immer noch als vom Gedanken und Umfang der technischen Lösungen der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gedeckt angesehen werden sollen.

Claims

Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz, wobei der Drehspiegel in Struktur eines gleichseitigen Dreieckprisma ausgebildet ist und drei rechteckige Spiegelflächen mit gleicher Größe und zwei Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks mit gleicher Größe umfasst, wobei die langen Seiten von den drei rechteckigen Spiegelflächen so angeordnet sind, dass alle zwei von ihnen eingeschlossen sind, und wobei die eingeschlossenen langen Seiten die Kanten des Drehspiegels bilden, und wobei die breiten Seiten von den drei rechteckigen Spiegelflächen eingeschlossen sind, um die beiden Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks zu bilden, dadurch gekennzeichnet, und wobei der Drehspiegel weiterhin drei gleiche topologische Strukturen umfasst, die jeweils um drei Winkelhalbierenden der Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks symmetrisch sind, und wobei eine einzelne topologische Struktur eine erste Kombination von Durchgangslöchern, eine zweite Kombination von Durchgangslöchern und eine dritte Kombination von Durchgangslöchern umfasst, die nacheinander entlang den Winkelhalbierenden symmetrisch angeordnet sind, und wobei die Durchgangslöcher in der ersten Kombination von Durchgangslöchern, der zweiten Kombination von Durchgangslöchern und der dritten Kombination von Durchgangslöchern eine gleiche Größe und Form aufweisen und die Durchgangslöcher in den jeweiligen Kombinationen einen gleichen Abstand zueinander haben.
Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kombination von Durchgangslöchern auf der äußersten Seite der Winkelhalbierende gebildet ist und 8 Durchgangslöcher umfasst, die von näher zu am weitesten von der Spitze entfernt so in gleichen Abständen eingereiht sind, dass die erste Reihe 1 Durchgangsloch, die zweite Reihe 2 Durchgangslöcher, die dritte Reihe 3 Durchgangslöcher und die vierte Reihe 2 Durchgangslöcher aufweist.
Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kombination von Durchgangslöchern auf einer der Spitze der Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks abgewandten Seite der ersten Kombination von Durchgangslöchern gebildet ist und 19 Durchgangslöcher umfasst, die von näher zu am weitesten von der ersten Kombination von Durchgangslöchern entfernt so in gleichen Abständen eingereiht sind, dass die erste Reihe 3 Durchgangslöcher, die zweite Reihe 4 Durchgangslöcher, die dritte Reihe 5 Durchgangslöcher, die vierte Reihe 4 Durchgangslöcher und die fünfte Reihe 3 Durchgangslöcher aufweist.
Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kombination von Durchgangslöchern auf einer der ersten Kombination von Durchgangslöchern abgewandten Seite der zweiten Kombination von Durchgangslöchern gebildet ist und 3 Durchgangslöcher umfasst, die jeweils auf den beiden Seiten der Winkelhalbierende gebildet und linear angeordnet sind, und wobei die durch die Mittelpunkte von den drei Durchgangslöchern auf einer Seite gebildete Linie in einem Winkel von 30° zu der Winkelhalbierende angeordnet ist.
Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Durchgangslochs in der topologischen Struktur ein gleichseitiges Sechseck mit einem Umkreisradius von 0,4 mm ist, wobei sich zwischen zwei benachbarten Seiten des gleichseitigen Sechsecks weiterhin eine Übergangskante mit einem Rundungsradius von 0,02 mm befindet.
Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten mit einem kleinsten Abstand zwischen zwei benachbarten Durchgangslöchern in der topologischen Struktur parallel angeordnet sind und der Abstand zwischen den parallelen Kanten 0,11 mm beträgt.
Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabstand zwischen zwei benachbarten Durchgangslöchern 0,69 mm beträgt.
Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Drehspiegels 3424,5 mm³ beträgt, wobei der Umkreisradius der Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks 13,83 mm beträgt.
Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehspiegel mit einem Mittelloch versehen ist, wobei das Mittelloch durch die beiden Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks hindurchgeführt ist, und wobei der Mittelpunkt des Mittellochs mit dem Mittelpunkt der Endflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks überlappt.
Drehspiegel für eine Ultrahochgeschwindigkeitskamera in einer topologischen Struktur mit geringer Verformung und hoher Grundfrequenz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochdurchmesser des Mittellochs 6 mm beträgt.