[发明专利]基于电子束荧光的低密度风洞流场空间测点位置标定方法

说明书

本发明公开了一种基于电子束荧光的低密度风洞流场空间测点位置标定方法。该标定方法利用电子枪发射垂直于喷管的水平轴线的电子束；喷管出口安装有位于风洞水平中心线的靶板。试验段抽真空后启动电子枪，电子束在靶板上烧蚀出一系列靶点；测量靶点位置，确定电子束与喷管的相对位置；靶板更换为中心定位杆，放入纵横标尺板；通过中心定位杆确定纵横标尺板与喷管的轴线的相对位置并记录；取下中心定位杆，将纵横标尺板平移至喷管的轴线上，将纵横标尺板通过凸透镜聚焦在ICCD相机上并拍照。通过纵横标尺板的刻度与ICCD相机像素之间的相对位置关系，确定各测点在纵横标尺板上的位置，各测点之间的距离，以及各测点相对喷管的轴线的距离，完成位置标定。

技术领域

本发明属于高超声速风洞试验技术领域，具体涉及一种基于电子束荧光的低密度风洞流场空间测点位置标定方法。

背景技术

在高超声速低密度风洞中，采用电子束测量流场中某一个测点的密度、速度和温度时，需要确定该测点在流场中的空间位置。由于电子束在磁场的影响下，会发生偏移，需要知道电子束在流场中的真实位置；电子束测量又是非接触测量，电子束工作在密闭的真空环境中，试验人员无法进入真空环境进行测量，且测试仪器设备均放置在流场外。在风洞试验时，为了保证流场的不受扰动，不能在流场中放置任何参照物，故在测量前，需先通过靶板确定电子束与喷管的相对位置，再通过具有标尺的图像对应出测点位置。具有标尺的图像通常在风洞试验前或风洞试验结束后，由试验人员手持钢板尺，将钢板尺放置在流场中的固定位置拍照获得。由于钢板尺拍照会反光，不利于刻度分辨，而且手持钢板尺的试验人员与拍照人员之间必须密切配合，拍照效率较低。

当前，亟需发展一种基于电子束荧光的低密度风洞流场空间测点位置标定方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电子束荧光的低密度风洞流场空间测点位置标定方法。

本发明的基于电子束荧光的低密度风洞流场空间测点位置标定方法，其特点是，所述的标定方法使用的装置包括安装在高超声速低密度风洞的试验段上驻室的电子枪，电子枪发射的电子束垂直于高超声速低密度风洞的喷管的水平轴线；

在喷管出口端面固定有喷管出口定位法兰，喷管出口定位法兰上固定有位于高超声速低密度风洞的水平中心线的靶板，靶板上有刻度线；

在试验段的观察窗外，布置有凸透镜；

ICCD相机布置在凸透镜的外侧，ICCD相机与计算机之间通过网线连接；

所述的标定方法包括以下步骤：

a.将试验段抽真空至20Pa以下，启动电子枪，电子枪发射的电子束打在靶板上，电子束烧蚀靶板的第一个位置约10s后，得到靶点Ⅰ，继续按照预先设置的电子枪行进路线，顺序移动电子枪进行烧蚀，直至烧蚀完毕，得到靶点Ⅱ、靶点Ⅲ……靶点n，电子枪停止工作；

b.试验段放真空，打开试验段，测量靶板上的靶点的位置，确定电子束与喷管的相对位置；

c.将靶板更换为中心定位杆，在喷管与扩压器之间放入与水平中心线平行的纵横标尺板；

d.通过中心定位杆确定纵横标尺板与喷管的轴线的相对位置并记录；

e.取下中心定位杆，将纵横标尺板移至喷管的轴线上，调节凸透镜将纵横标尺板聚焦在ICCD相机上，ICCD相机拍照，通过纵横标尺板的刻度与ICCD相机像素之间的相对位置关系，确定各测点在纵横标尺板上的位置，各测点之间的距离，以及各测点相对喷管的轴线的距离，完成低密度风洞流场空间测点位置标定。

进一步地，所述的ICCD相机替换为光谱仪和CCD相机，光谱仪和CCD相机布置在凸透镜的外侧，光谱仪和CCD相机与计算机之间通过网线连接；