[发明专利]光线平行度测量装置及应用该装置的多孔喷雾测试系统

权利要求书

1.一种光线平行度测量装置，其特征在于：包括平面透镜组、光电传感器、电压放大器和电势差测量装置；所述的平面透镜组由不同密度的平面透镜组成，所有平面透镜按照密度顺序逐次排列紧密贴合，其中密度值最小的平面透镜的密度值大于空气的密度；所述的光电传感器成同心环状布置承接经过平面透镜组折射的光线，通过平面透镜组的光线照射到不同的光电传感器环上激发出不同的电势，不同的光电传感器环上分别引出不同的电势测量引脚，将光电传感器的激发电势进行输出；所述的电压放大器将光电传感器的激发电势进行放大；所述的电势差测量装置测量中心部位光电传感器电势与外围光电传感器电势的差值；被检测光线从平面透镜组中密度最大的透镜方向入射；当被检测光线为发散光线时，穿过平面透镜组的光线会在光电传感器上形成一个中心较暗，外围较亮的光环，因此光电传感器在光环处产生更大的电能，产生更高的激发电势，而在中心的较暗处产生较低的电势，电势差测量装置输出负值的电势差，负号代表入射光线为发散光，数值绝对值的大小代表发散光的发散程度，发散程度越大，电势差的绝对值越大；当被检测光线为汇聚光线时，穿过平面透镜组的光线会在光电传感器上形成一个中心较亮，外围较暗的光斑，因此光电传感器在光斑处产生更大的电能，产生更高的激发电势，而在外围的较暗处产生较低的电势，电势差测量装置输出正值的电势差，正号代表入射光线为汇聚光，数值绝对值的大小代表汇聚光的汇聚程度，汇聚程度越大，电势差的绝对值越大；当被检测光线为平行光线时，各处的光电传感器电势相等，电势差测量装置输出结果为0；通过观测电势差测量装置输出的数值，可以清晰的量化出被检测光线的性质和不平行程度。

2.一种应用光线平行度测量装置的多孔喷雾测试系统，其特征在于：包括高强度LED阵列光源、狭缝、第一凸透镜、第二凸透镜、光线平行度测量装置、分光镜、定容弹、刀口和高速摄像机；所述的光线平行度测量装置包括平面透镜组、光电传感器、电压放大器和电势差测量装置；所述的平面透镜组由不同密度的平面透镜组成，所有平面透镜按照密度顺序逐次排列紧密贴合，其中密度值最小的平面透镜的密度值大于空气的密度；所述的光电传感器成同心环状布置承接经过平面透镜组折射的光线，通过平面透镜组的光线照射到不同的光电传感器环上激发出不同的电势，不同的光电传感器环上分别引出不同的电势测量引脚，将光电传感器的激发电势进行输出；所述的电压放大器将光电传感器的激发电势进行放大；所述的电势差测量装置测量中心部位光电传感器电势与外围光电传感器电势的差值；所述的定容弹一端设有玻璃端盖，另一端设有平面镜端盖，在平面镜端盖上设有多孔喷油器；高强度LED阵列光源发出的光线经过狭缝后变为线状发散光，线状发散光经第一凸透镜折射变为平行光线，平行光线从光线平行度测量装置中密度最大的透镜方向射入；若光线为绝对的平行光线，则光线平行度测量装置的电势差测量装置输出结果为0；若光线中包含发散光线，则光线平行度测量装置的电势差测量装置输出结果为负值；若光线中包含汇聚光线，则光线平行度测量装置的电势差测量装置输出结果为正值；因此光线平行度测量装置的电势差测量装置输出结果为0时，判定经过第一凸透镜折射后的光线为绝对的平行光线，此时撤去光线平行度测量装置的光电传感器、电压放大器和电势差测量装置，绝对的平行光线经过平面透镜组后射入到分光镜中，穿过分光镜的光线射向定容弹，光线穿过定容弹的玻璃端盖后进入定容弹内部的测试流场区域，光线经定容弹的平面镜端盖反射反向传播再次到达分光镜，光线被分光镜反射到第二凸透镜进行汇聚后经刀口切割进入高速摄像机；当定容弹内无流场变化时，光线始终保持平行，并最终在刀口处汇聚进入高速摄像机，此时摄像机内显示的是一个亮度均匀的测试区域；当定容弹内出现变化的流场时，由于流场密度的不同，平行光线会发生不同程度的偏折，偏折后的光线无法汇聚到刀口处的焦点上，因此会被刀口阻挡，被阻挡的光线先前所在的位置就会在摄像机中生成一个较暗的区域，因此能够测出喷雾流场的形态变化。