[实用新型]一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统

权利要求书

1.一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：包括激光光源系统、匀化系统、纹影系统、CMOS相机；

激光光源系统包括高频脉冲激光器(1)、激光器准直器(2)、双分离物镜(3)、光束移动光学元件(4)、双凹透镜(5)、平行导轨(6)；高频脉冲激光器(1)、激光器准直器(2)、双分离物镜(3)、光束移动光学元件(4)依次放置在平行导轨(6)上；双凹透镜(5)安装在平行导轨(6)末端；

激光光源系统后安装匀化系统，经过匀化系统的光束进入纹影系统；

纹影系统包括第一反射镜、第一凹面镜、第二凹面镜、第二反射镜和刀口；第一反射镜、第一凹面镜、第二凹面镜、第二反射镜形成Z字型光路；风洞试验段位于第一凹面镜、第二凹面镜之间；第二反射镜反射的光经过刀口切割，CMOS相机采集经过刀口切割后的瞬态密度梯度变化图像。

2.根据权利要求1所述的一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：高频脉冲激光器(1)发出高频脉冲可见光经激光器准直器(2)对准双分离物镜(3)的光心，由双分离物镜(3)进行消像散差，之后通过双凹透镜(5)实现光束的扩束；通过调整光束移动光学元件(4)、双分离物镜(3)、双凹透镜(5)的相对位置，保证最终光束经过第一反射镜充满第一凹面镜。

3.根据权利要求1或2所述的一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：匀化系统包括不同发散角度的光学匀化元件(7)和光阑(8)；由激光光源系统发出的光束首先经过光学匀化元件(7)，形成匀化发散的高频脉冲激光；匀化发散的高频脉冲激光再经过光阑(8)，传输到纹影系统中。

4.根据权利要求3所述的一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：纹影系统接收匀化系统发送的发散匀化激光，经第一反射镜和第一凹面镜反射并会聚为高频脉冲平行光，光束继续传输经过风洞试验段，经过第二凹面镜会聚，并被第二反射镜反射，聚焦到刀口处。

5.根据权利要求1所述的一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：高频脉冲激光器(1)的工作频率高于风洞试验段流场的拟序结构移动速度对应的频率，脉冲带宽满足泰勒流场冻结假设要求。

6.根据权利要求5所述的一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：高频脉冲激光器(1)选用能量为35μJ或单脉冲为350mJ的YAG脉冲激光器，波长为527nm，频率为10kHz。

7.根据权利要求3所述的一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：光学匀化元件(7)将高频脉冲点光源激光匀化成试验所需发散角角度的匀化脉冲激光，光学匀化元件(7)的能量透过率为90％。

8.根据权利要求7所述的一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：光阑(8)将光学匀化元件(7)产生的杂散光和其他杂光滤去。

9.根据权利要求1所述的一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：CMOS相机前增加伽利略系统。

10.根据权利要求8所述的一种运用于大型风洞的高速瞬态纹影系统，其特征在于：CMOS相机的采集频率高于风洞试验段模型流场的拟序结构移动速度对应的频率。