[发明专利]静压气体止推轴承气膜面的气体压强分布测量装置及方法

权利要求书

1.一种静压气体止推轴承气膜面的气体压强分布测量装置，其特征在 于，该测量装置沿光路方向依次包括准直光源(1)、起偏镜(2)、第一1/4 波片(3)、前透明方块(4)、光弹性薄片(5)、后透明方块(6)、第二1/4 波片(7)、检偏镜(8)和成像记录仪(9)，其中：

所述准直光源(1)用于发射单色平行光；所述第一1/4波片(3)设 置在起偏镜(2)之后，其快轴(F1)和慢轴(S1)相互垂直，且所述快轴 (F1)和慢轴(S1)均与检偏镜(2)的偏振方向(P1)成45°；所述光弹 性薄片(5)采用受应力后产生双折射现象的透明光弹性材料制成，其由所 述前透明方块(4)和后透明方块(6)包夹，其位于供气状态下的静压气 体止推轴承(10)之下，并与所述静压气体止推轴承(10)共同形成气膜 面，所述光弹性薄片(5)的平面中心法向通过所述光路的轴心；所述第二 1/4波片(7)设置在后透明方块(6)之后，其快轴(F2)和慢轴(S2)相 互垂直，且快轴(F2)与第一1/4波片(3)的快轴(F1)垂直，慢轴(S2) 与第一1/4波片(3)的慢轴(S1)垂直；所述检偏镜(8)用于成像，位 于所述第二1/4波片(7)之后，其偏振方向(P2)与起偏镜(2)的偏振 方向(P1)垂直；所述成像记录仪(9)与计算机相连。

2.如权利要求1所述的静压气体止推轴承气膜面的气体压强分布测量 装置，其特征在于，所述前透明方块(4)和后透明方块(6)采用有机玻 璃制成，所述光弹性薄片(5)采用环氧树脂制成，所述前透明方块(4)、 光弹性薄片(5)和后透明方块(6)沿光路方向具有相同的截面积。

3.一种静压气体止推轴承气膜面的气体压强分布测量方法，其特征在 于，包括如下步骤：

1)通过准直光源(1)发射单色平行光，使单色平行光经过起偏镜(2) 获得所需的平面偏正光；所述平面偏正光经第一1/4波片(3)变成圆偏振 光，在所述圆偏振光的两个正交光波分量中，一列光波分量以等于1/4光 波长的光程差领先另一列光波分量；

2)所述圆偏振光通过光弹性薄片(5)发生双折射后再通过第二1/4 波片(7)，该第二块1/4波片(7)用以抵消所述第一块1/4波片(3)造 成的光程差；所述光弹性薄片(5)由前透明方块(4)和后透明方块(6) 包夹，其位于供气状态下的静压气体止推轴承(10)之下，且与静压气体 止推轴承(10)共同形成气膜面；

3)抵消光程差的光波再通过检偏镜(8)，以在检偏镜(8)上形成明 暗相间的干涉条纹；采用成像记录仪(9)记录所述干涉条纹，经过计算获 取光弹性薄片(5)上气膜面的气体压强分布。

4.如权利要求3所述的静压气体止推轴承气膜面的气体压强分布测量 方法，其特征在于，所述气体压强由下述公式计算获得：

P＝nλ/Ch；

其中：n为等差线条纹级数，λ为光源波长，C为光弹性薄片相对应力 光学系数，h为光弹性薄片的厚度。

5.如权利要求3所述的静压气体止推轴承气膜面的气体压强分布测量 方法，当检偏镜(8)上不能获得完整的干涉条纹时，转动检偏镜(8)使 成像记录仪(9)测量的干涉图像上测量点的光强为0，然后由下述公式计 算获得弹性薄片(5)上的气体压强：

P＝θλ/πCh；

其中：θ为检偏镜的转动角度，λ为光源波长，C为光弹性薄片相对应 力光学系数，h为光弹性薄片的厚度。