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单主镜反射式纹影系统
纹影技术概述
纹影技术是利用光在被测量流场中的折射率梯度正比于流场密度的基本原理进行测量的,是研究气流的速度场、浓度场、温度场很重要的应用光学显示技术,具体应用包括:
1.观测风洞气流场的密度变化。
2. 观察气流的冷热对流以及密度变化。
3. 观测气流由紊流到层流变化的。
4. 水流流场变化的观察。
5. 火焰温度流场观察和拍摄。
6. 观察气液传质界面湍动现象。
7. 观察透明介质密度和温度分布。
8. 透明介质加工过程中产生的气泡观察。
9. 透镜色差、球差的演示及测量。
10. 研究压缩空气断路器灭弧室内气体的流动状况,改进触头形状和通气管道结构。
1. 检测Ma1.2的超声速流场的激波/膨胀波系。
2.测量Ma2.5的超声速燃烧实验中冷态流场的激波系。
系统分类如下:
 产品功能:
该系统用于观测风洞气流的冷热对流以及密度变化,是大型试件进行风洞流场试验的重要设备。
 系统组成:
图1
如图1所示,由窗口、反射镜、分光镜组、狭缝、聚光系统、光源、刀口、照相机组成。
 
1、主镜 2、窗口 3、反射镜(一) 4、反射镜(二) 5、分光镜组
6、狭缝 7、聚光系统 8、光源 9、刀口 10、照相机
图1 系统布局及工作原理图
 工作原理:
光源发出的光(可见/单色/激光等)经聚光镜系统聚焦到狭缝上,狭缝放置于主镜的球心上,透过分光镜经两块反射镜反射,透过风洞窗口进入风洞试验场,到达主镜。
当风洞试验场是没有试件的均匀场景时,到达主镜的光线原路返回,经分光镜反射,使狭缝上的像成在刀口上,同时试验场的均匀场景成像于相机上。 
当试验件在风洞试验场进行试验时,试验场为不均匀的场景,场景内的气流折射率是不均匀的,气流密度大的区域由于偏折大狭缝像被刀口挡住,在相机图像上呈现暗纹,密度小的区域由于偏折小未被挡住,在图像上出现亮纹,气流密度的不均匀造成图像上呈现亮暗不均匀的纹影,形成纹影图,如图2。
图2 纹影仪实际效果图
 技术参数:
1) 工作波段:0.4~1μm;
2) 主镜材质:石英玻璃;
3) 主镜口径:Ф1200mm;
4) 主镜焦距: 12000mm;
5) 主镜面型精度:1/20λ;
6) 窗口材料:石英玻璃;
7) 窗口面型精度:1/10λ;
8) 窗口平行差:≦3′。
 核心技术:
1) 超大口径主镜及窗口设计与加工技术。材料要求残余应力、气孔、结石等缺陷小,能经受光学镀膜的工艺条件,具有高弹性模量和低密度、低膨胀系数,同时具有良好的导热性能。需大型专用设备加工与测试。
2) 超大口径主镜的结构设计技术。采用钢带式支撑结构作为该纹影系统中主镜的装调装置,具备二维调节和定位功能。
3) 超大口径主镜的安装与调试技术。采用专用装调设备确保超大口径主镜的多维调整和定位。
4) 高能量均匀照明系统的设计技术。采用椭球面反射镜与复合非球面反射镜组合,增加反射效率,调整照明角度,实现高能量均匀照明。
5) 分束镜消鬼像技术。采用楔镜补偿原理有效消除分束镜产生鬼像,提高图像对比度和测量精度。
 产品特点:
1) 超大口径主镜和窗口,可达Ф1200mm,能够测试大尺寸构件。
2) 高能量均匀照明。
3) 会聚光路消除鬼像,提高图像对比度。
4) 结构简单、成本低。
5) 使用近轴光路,成像质量高。
6) 具备扩展多种介质测试功能。
 
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