[实用新型]基于双色脉冲激光扫描的气流可视化系统

说明书

本实用新型涉及一种基于双色脉冲激光扫描的气流可视化系统，包括脉冲电源、片光发生器、水雾发生器、环形相机支架和相机。其中，脉冲电源连接片光发生器，用于为片光发生器提供脉冲电流；水雾发生器用于生成细水雾，以形成待测流场；片光发生器用于发射片状激光，片状激光的光路经过待测流场；相机与环形相机支架滑动连接，相机可用于转动拍摄，以接收不同角度的片状激光。上述系统采用环形相机支架可实现相机的旋转拍摄，成本低，精度高，并且可获得多角度的流场信息。

技术领域

本实用新型涉及流场可视化技术领域，特别在于涉及一种基于双色脉冲激光扫描的气流可视化系统。

背景技术

湍流、涡旋等这些复杂的非定常流动现象，一直是流体性质研究的难题和重点，由于流体运动中的受力复杂，难以像刚体一样根据受力状态推算出其运动的趋势，但通过前人多年的研究，已经对液态流体的流动有了一定的研究成果，得到了许多针对不可压缩流体的计算方法，但对于运动形态更加不稳定因此难以观测的气体，依然没有系统的理论和计算方式，因此，研究可靠的气态流场的测量方法仍然具有非常重要的意义。

传统的高速气态流场测量常用的测量装置主要包括以下几种：

多普勒激光测速仪：利用光的偏振原理进行测量(光波属于电磁波，是一种横波，光波的振动方向对于传播方向的不对称性称为光的偏振)，优点是测量范围广、精度较高，可实现对大范围运动的气态流场的三维测速，但是仪器巨大、运输困难，并且实现的方法和原理复杂、成本相当昂贵，实际上很难推广使用。

热线、热膜式空气流量计：此仪器是一种输出模拟信号的传感器，利用的是空气流速不同时导致输出电压的变化来测量流速，虽然价格低廉，但是由于需要直接接触流场，对流场进行直接测量，容易干扰流场并产生明显误差，并且求出的流场信息不完整，得到的速度场为标量场，只能测得线性范围的速度场。

纹影仪：通过纹影法，构造纹影光路，根据光通过密度不同的流体会发生折射的原理，测量流场中的位移，由于购买凹面镜等精密光学仪器的成本高昂，纹影法计算位移非常复杂，容易出现误差，虽灵敏度高，肉眼可清晰看到流场的密度变化，但是也极易受到温度、湿度等外界环境因素的干扰，对实验场所有要求。

PIV仪：利用的是数字粒子成像的技术，PIV仪具有使用方便，精度较高的优点，但PIV仪价格并不便宜，且市面上普通的PIV仪功能有限，不能获得整个流场的数据。

实用新型内容

基于以上背景，有必要提供一种成本低、精度较高的基于双色脉冲激光扫描的气流可视化系统。

一种基于双色脉冲激光扫描的气流可视化系统，包括脉冲电源、片光发生器、水雾发生器、环形相机支架和相机；

所述脉冲电源连接所述片光发生器，用于为所述片光发生器提供脉冲电流；

所述水雾发生器用于生成细水雾，以形成待测流场；

所述片光发生器用于发射片状激光，所述片状激光的光路经过所述待测流场；

所述相机与所述环形相机支架滑动连接，所述相机可用于转动拍摄，以接收不同角度的所述片状激光。

在其中一个实施例中，所述片状激光包括红色片状激光和绿色片状激光。

在其中一个实施例中，所述相机包括CCD摄相机。

在其中一个实施例中，所述系统还包括遮光片，所述遮光片设置在所述片光发生器的激光发射口处，用于遮蔽所述片状激光，或开启所述片状激光。

在其中一个实施例中，所述系统还包括同步时间控制器和数据处理系统，所述同步时间控制器分别连接所述片光发生器、所述相机和所述数据处理系统，所述同步时间控制器用于控制所述片状激光的发射时间、所述相机的快门打开时间，使所述发射时间和所述快门打开时间保持同步，所述数据处理系统用于采集所述相机的图像信息。