[实用新型]一种采用非球面的高均匀高分辨纹影光学系统

说明书

本实用新型涉及一种采用非球面的高均匀高分辨纹影光学系统，解决现有纹影系统均匀性和分辨率不高的问题。该系统包括光源系统、密封前观察窗、准直主反射镜、纹影系统、纹影主反射镜、密封后观察窗和成像系统；纹影系统包括依次设置的密封前纹影镜筒、试验舱、密封后纹影镜筒；密封前观察窗设置在密封前纹影镜筒的侧面，密封后观察窗设置在密封后纹影镜筒的侧面；准直主反射镜和纹影主反射镜均采用非球面反射镜；成像系统为长焦成像系统；光源系统发出的光线穿过密封前观察窗入射到准直主反射镜，经过准直主反射镜后的光线经过密封前纹影镜筒进入试验舱入射到纹影主反射镜，纹影主反射镜将光线反射，通过密封后观察窗后入射到成像系统。

技术领域

本实用新型涉及纹影光学系统，具体涉及一种采用非球面的高均匀高分辨纹影光学系统。

背景技术

在纹影成像系统中，均匀性和分辨率是评价纹影图像质量的重要指标。传统纹影系统的研制过程中，对上述两个指标的把握通常依赖以往的经验，或者需要搭建简易实验来验证设计结果。对于1米量级的纹影系统，以往的经验有限，简易实验的方法成本巨大，因此采用传统方法不适用于1米量级的纹影系统，如何保证1米量级纹影系统的均匀性和分辨率指标达到设计要求，对整个系统的设计工作提出了更高要求。

现有纹影成像系统中一般包括三对共轭关系，第一对共轭关系是将光源面成像在狭缝上，第二对共轭关系是将狭缝成像在刀口上，第三对共轭关系是将测试区物面成像在相机接收屏上。其中，第一对共轭关系用来获得规则的、均匀的二次光源；第二对共轭关系主要是在刀口处形成狭缝像；第三对共轭关系主要用于获取测试区的纹影图像。所以，影响纹影系统的均匀性主要取决于第二对共轭关系，纹影系统的分辨率主要取决于第三对共轭关系。现有纹影系统的主镜和纹影镜尺寸都在米量级，很难保证主镜和纹影镜的加工尺寸以及折射率的均匀性，导致纹影系统的均匀性降低、分辨率下降。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有纹影系统均匀性和分辨率不高的问题，提供了一种采用非球面的高均匀高分辨纹影光学系统。

本实用新型的技术方案是：

一种采用非球面的高均匀高分辨纹影光学系统，包括光源系统、密封前观察窗、准直主反射镜、纹影系统、纹影主反射镜、密封后观察窗和成像系统；所述纹影系统包括依次设置的密封前纹影镜筒、试验舱、密封后纹影镜筒；所述密封前观察窗设置在密封前纹影镜筒的侧面，所述密封后观察窗设置在密封后纹影镜筒的侧面；所述准直主反射镜和纹影主反射镜均采用非球面反射镜；所述成像系统为长焦成像系统；光源系统发出的光线穿过密封前观察窗入射到准直主反射镜，经过准直主反射镜准后的光线经过密封前纹影镜筒进入试验舱，经过试验舱气流后通过密封后纹影镜筒入射到纹影主反射镜，纹影主反射镜将光线反射，通过密封后观察窗后入射到成像系统。

进一步地，所述准直主反射镜和纹影主反射镜为同轴抛物面主反射镜，且关于试验舱对称放置，离轴角1.6°。

进一步地，准直主反射镜和纹影主反射镜反射面设置有保护膜。

进一步地，所述密封后观察窗为小尺寸密封后观察窗，其口径小于有效流场显示范围1/10。所述密封前观察窗为小尺寸密封前观察窗，其口径小于有效流场显示范围1/10。

进一步地，所述密封前纹影镜筒和试验舱通过密封波纹管连接，所述试验舱和密封后纹影镜筒通过密封波纹管连接。

进一步地，所述光源系统包括依次设置的超高亮度LED灯、聚光透镜组、狭缝、第一平面反射镜。

进一步地，所述聚光透镜组光轴、狭缝中心，第一平面反射镜中心同轴设置。

进一步地，所述狭缝为“口”字型狭缝。

进一步地，所述成像系统包括依次设置的第二平面反射镜、刀口、聚焦透镜组和纹影相机，以及控制刀口的刀口控制器。