[实用新型]一种适用于PIV测量的片光装置

说明书

本实用新型公开了一种适用于PIV测量的片光装置，包括导轨、透镜组，透镜组依次由非球面透镜、平凸柱面镜Ⅰ、平凹柱面镜Ⅰ、平凹柱面镜Ⅱ、平凸柱面镜Ⅱ组成，平凸柱面镜Ⅰ与平凹柱面镜Ⅰ为一组，二者柱面弯曲方向一致；平凹柱面镜Ⅱ、平凸柱面镜Ⅱ为一组，二者柱面弯曲方向一致且与第一组透镜的柱面角度成90°；其中非球面透镜、平凸柱面镜Ⅰ、平凹柱面镜Ⅱ通过透镜架固定在导轨上，平凹柱面镜Ⅰ和平凸柱面镜Ⅱ安装在透镜架上并可沿导轨水平移动，移动过程中始终保持平凹柱面镜Ⅰ和平凸柱面镜Ⅱ沿着轴心平移。本装置适用于PIV测量场合，可以获得能量利用率更高的片光，可以替代常规PIV片光装置使用。

技术领域

本实用新型涉及片光装置设计领域，具体涉及一种适用于PIV测量的片光装置。

背景技术

在PIV测量中，片光装置是透镜组将激光束转换成具有一定厚度(通常低于2mm)的扇形的平面激光，常规的片光装置通常为凸透镜与平凹柱面镜的组合，或者凸透镜、凹透镜与平凹柱面镜的组合，其片光特点有：(1)片光发散方向上能量分布为高斯分布，中间很高，往两侧逐渐降低；片光传播方向上能量递减；片光厚度方向上能量分布为高斯分布；(2)片光发散角不可调。以上片光特点导致了粒子图像中能量分布极度不均匀和激光能量的大量损失，大大降低了PIV片光可照亮的粒子图像范围。

为提高PIV测量面积，优化片光装置是一种性价比很高的方法，合理的片光装置可以扩大现有设备的测量能力，使得PIV系统可以测量更大空间范围的速度场，同时提高粒子图像质量，降低数据计算误差。

实用新型内容

实用新型目的

针对以上需求，本实用新型公开了一种适用于PIV测量的片光装置，包括笼式共轴形式的导轨，螺纹形式的套管调节装置，可与套管联动的透镜架，以及包含一个非球面透镜、两个平凸柱面镜和两个平凹柱面镜的透镜组。适用于各类2D2C-PIV或2D3C-PIV测量，可以获得能量分布相对均匀的扇形片光。

实用新型技术解决方案

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述的技术方案：

一种适用于PIV测量的片光装置，包括导轨、透镜组，透镜组依次由非球面透镜、平凸柱面镜Ⅰ、平凹柱面镜Ⅰ、平凹柱面镜Ⅱ、平凸柱面镜Ⅱ组成，平凸柱面镜Ⅰ与平凹柱面镜Ⅰ为一组，二者柱面弯曲方向一致；平凹柱面镜Ⅱ、平凸柱面镜Ⅱ为一组，二者柱面弯曲方向一致且与第一组透镜的柱面角度成90°；其中非球面透镜、平凸柱面镜Ⅰ、平凹柱面镜Ⅱ通过透镜架固定在导轨上，平凹柱面镜Ⅰ和平凸柱面镜Ⅱ安装在透镜架上并可沿导轨水平移动，移动过程中始终保持平凹柱面镜Ⅰ和平凸柱面镜Ⅱ沿着轴心平移。

优选的，非球面透镜、平凸柱面镜Ⅰ、平凹柱面镜Ⅰ、平凹柱面镜Ⅱ、平凸柱面镜Ⅱ分别安装在互相独立的透镜架上，每个透镜架上均开设有滑动孔，导轨穿过每个透镜架上的滑动孔。

优选的，还包括圆筒状且带有内螺纹的套管Ⅰ和套管Ⅱ，安装平凹柱面镜Ⅰ的透镜架Ⅲ与套管Ⅰ螺纹连接；安装平凸柱面镜Ⅱ的透镜架Ⅴ与套管Ⅱ螺纹连接；套管Ⅰ和套管Ⅱ两端通过固定在导轨上的限位块固定。

优选的，每个透镜架上均设置有螺纹挡圈以压紧透镜。

优选的，安装非球面透镜和平凸柱面镜Ⅰ的透镜架之间设置有限位块Ⅰ，安装平凸柱面镜Ⅰ、平凹柱面镜Ⅰ的透镜架之间设置有限位块Ⅱ，套管Ⅰ两端分别与限位块Ⅰ、限位块Ⅱ端面贴合；限位块Ⅲ设置于安装平凸柱面镜Ⅱ的透镜架远离平凹柱面镜Ⅱ一侧；套管Ⅱ两端分别与限位块Ⅱ、限位块端面Ⅲ贴合，限位块Ⅰ、限位块Ⅱ1、限位块Ⅲ中部均开设有通孔以防遮挡透镜。

优选的，限位块Ⅰ、限位块Ⅱ、限位块Ⅲ上均开设有滑动孔，导轨穿过限位块Ⅰ、限位块Ⅱ、限位块Ⅲ上的滑动孔。

优选的，安装非球面透镜、平凸柱面镜Ⅰ、平凹柱面镜Ⅱ的透镜架及限位块Ⅰ、限位块Ⅱ、限位块Ⅲ上均开设有螺纹孔，在螺纹孔处用顶丝与导轨固定连接。