專利名稱：紋影準(zhǔn)單色光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紋影光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型紋影準(zhǔn)單色光源裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)平行光線經(jīng)過與其垂直方向有密度梯度的流場時會發(fā)生偏折，紋影系統(tǒng)光學(xué)成像就是利用這一原理來實(shí)現(xiàn)對流場的觀測。紋影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式有很多種，但主要包括光 源系統(tǒng)(光源、狹縫、透鏡、平面反射鏡等)、紋影鏡和成像系統(tǒng)(刀口、平面反射鏡、相機(jī)或 CCD等)。紋影鏡可采用大口徑的凸透鏡或凹面反射鏡。紋影系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在風(fēng)洞、燃燒及 彈道等科學(xué)研究領(lǐng)域。針對高速燃燒流場(如爆燃、爆轟、超燃等)，傳統(tǒng)的紋影系統(tǒng)光源主要有白光光 源和激光光源。采用白光光源，由于流場自發(fā)光，會干擾光源的成像質(zhì)量，導(dǎo)致成像模糊。而 采用激光光源和濾光片，盡管能將燃燒流場自發(fā)光濾除，但由于激光具有很好的相干性，會 導(dǎo)致成像圖上有很多的干涉條紋，明顯影響成像質(zhì)量。因此，為了提高高速燃燒流場的紋影 成像質(zhì)量，迫切需要一種新型的紋影光源，即能消除燃燒流場自發(fā)光的影響，又能消除激光 所帶來的干涉條紋影響。

發(fā)明內(nèi)容
在高速燃燒流場紋影光學(xué)成像時，為了避免采用白光光源時燃燒流場自發(fā)光的影 響，又能避免干涉條紋對紋影成像影響，本發(fā)明提供一種紋影準(zhǔn)單色光源裝置。具體的技術(shù)解決方案如下紋影準(zhǔn)單色光源裝置包括箱體7，箱體7內(nèi)底面設(shè)有光具導(dǎo)軌6，所述光具導(dǎo)軌6 上由前至后同軸依次通過光具座設(shè)有光源3、凸透鏡Al、凸透鏡B2、凹透鏡4和濾光片5，與 濾光片5相對應(yīng)的一側(cè)箱體7上設(shè)有通光孔8。所述光源的發(fā)光點(diǎn)位于凸透鏡Al的焦點(diǎn)處；所述凸透鏡Al的焦徑比即焦距與直徑之比不大于1 ；所述凸透鏡Al與凸透鏡B2之間的間距大于2倍凸透鏡B2的焦距；所述凹透鏡4位于凸透鏡B2的焦點(diǎn)之前，并與凸透鏡B2共焦點(diǎn)；所述凹透鏡4的 直徑為6 10mm，其焦徑比小于或等于凸透鏡B2的焦徑比。 濾光片5帶通光帶寬為10-20nm，透過率大于50 %。 本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于利用窄帶準(zhǔn)單色光代替了現(xiàn)有技術(shù)中的白光和激 光，克服了高速燃燒流場自發(fā)光和激光干涉條紋對紋影光學(xué)成像的影響，從而提高了紋影 成像質(zhì)量。本發(fā)明采用透鏡和濾光片為主要部件，相對于激光器來說，價格便宜。另外，該 發(fā)明便于調(diào)節(jié)，使用靈活，有利于使用者根據(jù)各自的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到不同顏色的準(zhǔn)單色 光，用于其它用途。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明使用狀態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。實(shí)施例參見圖1，紋影準(zhǔn)單色光源裝置包括箱體7，箱體7內(nèi)底面安裝有光具導(dǎo)軌6，光具導(dǎo)軌6上由前至后通過光具座9依次排列安裝有鹵鎢燈3、凸透鏡Al、凸透鏡B2、凹透鏡4和 濾光片5，它們的光軸中心被設(shè)置在同一條光軸線上；光具座9能進(jìn)行三坐標(biāo)調(diào)節(jié)，即俯仰、 轉(zhuǎn)動和升降，以便調(diào)整鹵鎢燈3的發(fā)光點(diǎn)、透鏡、濾光片的高度，使各中心保持相同光軸。與 濾光片5相對應(yīng)的一側(cè)箱體7上開設(shè)有通光孔8。鹵鎢燈3的發(fā)光點(diǎn)位于凸透鏡Al的焦點(diǎn) 處；凸透鏡Al與凸透鏡B2之間的間距為150mm ；凹透鏡4位于凸透鏡B2的焦點(diǎn)之前，并與 凸透鏡B2共焦點(diǎn)；凹透鏡4和濾光片5之間的間距為30mm ；濾光片5與通光孔8之間的間 距為20mm ；鹵鎢燈3的功率為50W ；凸透鏡Al的直徑為30mm，焦距為20mm ；凸透鏡B2的直 徑為30mm，焦距為60mm ；凹透鏡4的直徑為10mm，焦距為16mm ；濾光片5的中心波長600nm， 帶寬15nm，透過率大于50%。鹵鎢燈3發(fā)出的光經(jīng)過凸透鏡Al、凸透鏡B2和凹透鏡4后形成平行光束，平行光 束最后經(jīng)過一個窄帶濾光片5從箱體側(cè)壁上的通光孔8射出。將本發(fā)明應(yīng)用于紋影系統(tǒng)時，見圖2，形成的準(zhǔn)單色光束直徑為8mm。本發(fā)明光源 10的光在紋影系統(tǒng)中可以看作為類激光進(jìn)行調(diào)節(jié)。即光源的光首先經(jīng)過一個凸透鏡11 (直 徑為10mm，焦距為72mm)。形成的中心發(fā)散光經(jīng)過紋影凹面反射鏡12后射出平行光，平行 光經(jīng)過高速爆轟流場14，再經(jīng)過紋影凹面反射鏡13匯聚，凹面反射鏡12和紋影凹面反射鏡 13參數(shù)完全相同，直徑300mm，焦距3m。匯聚的光經(jīng)過刀口 15后再經(jīng)過另一片濾光片17 (與 前述濾光片參數(shù)完全相同)，成像于高速(XD16 (其拍攝頻率lOOOfps，畫幅像數(shù)512 X 512)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明準(zhǔn)單色光源使用方便，質(zhì)量優(yōu)良，且能清晰地顯示出高速燃燒流場中 密度的變化。實(shí)施例2 所用光源為氙燈，功率為500W ；凸透鏡Al的直徑為30mm，焦距為30mm ；凸透鏡Al 與凸透鏡B2之間的間距為180mm ；凹透鏡4和濾光片5之間的間距為40mm ；濾光片5帶通 光帶寬為20nm。其它同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
紋影準(zhǔn)單色光源裝置，其特征在于包括箱體(7)，箱體(7)內(nèi)底面設(shè)有光具導(dǎo)軌(6)，所述光具導(dǎo)軌(6)上由前至后同軸依次通過光具座設(shè)有光源(3)、凸透鏡A(1)、凸透鏡B(2)、凹透鏡(4)和濾光片(5)，與濾光片(5)相對應(yīng)的一側(cè)箱體(7)上設(shè)有通光孔(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紋影準(zhǔn)單色光源裝置，其特征在于所述光源的發(fā)光點(diǎn)位于 凸透鏡A(I)的焦點(diǎn)處；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紋影準(zhǔn)單色光源裝置，其特征在于所述凸透鏡A(I)的焦徑 比(即焦距與直徑之比)不大于1;
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紋影準(zhǔn)單色光源裝置，其特征在于所述凸透鏡A(I)與凸透 鏡B(2)之間的間距大于2倍凸透鏡B(2)的焦距；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紋影準(zhǔn)單色光源裝置，其特征在于所述凹透鏡(4)位于凸 透鏡B (2)的焦點(diǎn)之前，并與凸透鏡B (2)共焦點(diǎn)；所述凹透鏡⑷的直徑為6 10mm，其焦 徑比小于或等于凸透鏡B(2)的焦徑比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紋影準(zhǔn)單色光源裝置，其特征在于所述濾光片(5)帶通光 帶寬為10-20nm，透過率大于50%。
全文摘要
本發(fā)明涉及紋影光學(xué)成像的準(zhǔn)單色光源裝置。該裝置包括箱體，箱體內(nèi)底面的光具導(dǎo)軌上由前至后通過光具座依次排列安裝有光源、凸透鏡A、凸透鏡B、凹透鏡和濾光片，它們的光軸中心被設(shè)置在同一條光軸線上；與濾光片相對應(yīng)的一側(cè)箱體上開設(shè)有通光孔。本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于利用窄帶準(zhǔn)單色光代替了現(xiàn)有技術(shù)中的白光和激光，克服了高速燃燒流場自發(fā)光和激光干涉條紋對紋影成像的影響，從而提高了紋影成像質(zhì)量。本發(fā)明采用透鏡和濾光片為主要部件，相對于激光器來說，價格便宜。另外，該發(fā)明便于調(diào)節(jié)，使用靈活，有利于使用者根據(jù)各自的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到不同顏色的準(zhǔn)單色光，用于其它用途。
文檔編號G01N9/24GK101846812SQ20101016272
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者王昌建, 陸守香 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)