[发明专利]一种纹影测量系统和纹影测量方法

说明书

本发明实施例公开了一种纹影测量系统和纹影测量方法，纹影测量系统包括纹影光源结构和纹影成像结构，以及纹影平行光反射结构；纹影光源结构用于提供发射光；纹影平行光反射结构至少包括沿发射光路方向顺次设置的半反半透镜、主反射镜、第一平面反射镜和光源折返机构；纹影成像结构位于半反半透镜反射的接收光路的输出端上；主反射镜与第一平面反射镜之间的光路与实验区域内的流场方向相平行，第一平面反射镜与光源折返机构之间的光路与实验区域内的流场方向相垂直。实现了降低了对实验场地横向空间的要求，并且灵敏度提高一倍，可以获取更为精细的实验结果的效果。

技术领域

本发明实施例涉及纹影测量技术领域，具体涉及一种纹影测量系统和纹影测量方法。

背景技术

纹影测量系统是高超声速实验中最为主要的流场显示技术，利用光在流场中的折射率梯度正比于流场密度的基本原理进行测量，可以获得流场波系结构、激波/边界层复杂干扰特性等实验结果。纹影系统按照光线通过流场测试区的形状，分为平行光纹影系统和锥型光纹影系统。锥形光纹影系统会造成观测流场图像失真，主要应用于低速气流流场的显示。平行光纹影系统能够真实反应气流流场密度的变化，在高速流场的测试中得到广泛应用，最为典型的是Z字形光路平行光纹影系统(其结构如图1所示)。Z字形光路平行光纹影系统具有光路结构简单，但由于纹影测量结果的分辨率与焦距呈正比，为了提高分辨率需要增加焦距，此时若仍采用该结构占用的实验场地横向空间较大。由于空间限制，对纹影系统的改造升级和大型激波风洞实验场地建设造成了诸多困难。

纹影系统安放于风洞的实验段，风洞由于自身的特点，一般沿风洞流场方向尺度远远大于横向尺寸，因此实验室空间也多为细长型空间。而目前现有的平行光纹影系统需要较长的横向空间，因此，造成了在现有风洞实验中使用的局限性。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种纹影测量系统和纹影测量方法，通过对光路优化设计，针对性地在有效地实现纹影测量的同时，降低横向空间距离，从而大大降低了对实验场地横向空间的要求，同时，由于光线两次通过流场测试区域，流场密度梯度造成的光线偏折方向相同，因此纹影测量结果灵敏度可以提高一倍，获取更为精细的实验结果。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明实施例的一个方面，提供了一种纹影测量系统，包括沿实验区域的流场方向位于所述实验区域其中一侧的外侧的纹影光源结构和纹影成像结构，以及部分位于所述实验区域其中一侧，部分位于所述实验区域另一侧的纹影平行光反射结构；其中，所述纹影光源结构用于提供发射光；

所述纹影平行光反射结构至少包括位于所述纹影光源结构发射末端，且沿发射光路方向顺次设置的半反半透镜、主反射镜、第一平面反射镜和光源折返机构，且所述半反半透镜、所述主反射镜和所述第一平面反射镜与所述纹影光源结构位于同一侧，所述光源折返机构位于与所述纹影光源结构相对的一侧；

所述纹影成像结构位于所述半反半透镜反射的接收光路的输出端上；

所述主反射镜与所述第一平面反射镜之间的光路与所述实验区域内的流场方向相平行，所述第一平面反射镜与所述光源折返机构之间的光路贯穿所述实验区域，且与所述实验区域内的流场方向相垂直。

作为本发明的一种优选方案，所述纹影光源结构包括沿纹影系统光轴方向顺次设置的发射光源、聚焦镜组和可调狭缝光阑；其中，

所述发射光源用于沿纹影系统光轴提供发射光；

所述聚焦镜组用于对所述发射光进行聚焦后输出。

作为本发明的一种优选方案，所述可调狭缝光阑为双刃口结构，且形成的狭缝的长度大于所述聚焦镜组的光斑直径，形成的狭缝的宽度的调节范围为不小于2mm；

形成的狭缝方向能够绕纹影系统光轴呈360°进行旋转。