[发明专利]超声速流场气动光学效应风洞综合测试平台

说明书

本发明公开了一种超声速流场气动光学效应风洞综合测试平台，在同一风洞运行车次下可以同时进行波前测试、MP测试、NPLS测试和PIV测试，单次测量获取的信息量大，有效节约了风洞运行车次，降低了实验成本，并且可以同步获取流场参数信息和气动光学效应相关参数，有助于分析气动光学效应内在的流动机理。并且，利用半透半反镜可以获取相同区域内不同类型的气动光学效应信息，有利于提高气动光学效应测试的准确性和可靠性。另外，还通过在测试区域的上方和下方均设置密封安装的隔腔结构，可以保证风洞上下壁面湍流边界层不会对光线传输产生干扰，大大提升了气动光学效应测试的准确性。

技术领域

本发明涉及超声速流场实验装置技术领域，特别地，涉及一种超声速流场气动光学效应风洞综合测试平台。

背景技术

现有的超声速流场气动光学效应风洞测试装置主要是使用波前传感器记录光束穿过流场后的畸变波前信息，其中，波前传感器可以是哈特曼波前传感器或者剪切干涉仪波前传感器，然后基于畸变波前信息，研究人员可以评估流场气动光学效应的强弱和分布特性，进而为气动光学效应研究和校正提供依据。

但是，由于波前传感器受自身传感器性能限制，一般测试的帧频比较低，无法进行高频帧(Malley Probe，MP技术)光束抖动信息的获取。即无法进行MP测试。另外，也没有同步采集相应的流场参数信息，无法从流动机理本身出发研究气动光学效应相关规律的物理内涵。因此，现有的超声速流场气动光学效应风洞测试装置只能进行波前测试这一单一测试手段，而无法采集流场参数信息和MP测试所需信息，无法深入分析气动光学效应内在的流动机理。

发明内容

本发明提供了一种超声速流场气动光学效应风洞综合测试平台，以解决现有的超声速流场气动光学效应风洞测试装置只能进行波前测试这一单一测试手段，而无法采集流场参数信息和MP测试所需信息，无法深入分析气动光学效应内在的流动机理的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种超声速流场气动光学效应风洞综合测试平台，包括第一隔腔、第二隔腔、激光光源、激光器、半透半反镜、波前探测装置、第一位置探测器、光阑和CCD相机，所述第一隔腔密封安装在风洞设备实验段的上侧板上，所述第二隔腔密封安装在风洞设备实验段的下侧板上，且所述第一隔腔和第二隔腔相对设置，所述激光光源位于所述第二隔腔的外侧，用于发出连续激光，所述光阑设置在所述第二隔腔内并位于连续激光的传输路径上，用于调节光学孔径的大小，所述半透半反镜位于所述第一隔腔的外侧，用于将穿过第二隔腔和第一隔腔后的连续激光分为两条传输光路，所述第一位置探测器和波前探测装置分别位于两条光路上，所述第一位置探测器用于获取MP测试所需的信息，所述波前探测装置用于获取波前测试所需的信息，所述激光器位于所述第一隔腔的外侧，用于发出激光脉冲，CCD相机位于所述第二隔腔的外侧，用于拍摄超声速气流中示踪粒子的粒子图像并获取NPLS测试和PIV测试所需的信息。

进一步地，还包括多通道高精度同步控制器，所述多通道高精度同步控制器分别与CCD相机、波前探测装置、第一位置探测器和风洞的压力传感器连接，在进行测试时，所述多通道高精度同步控制器利用风洞的压力传感器检测到风洞开始运行时的压力跃升信号作为同步控制触发信号，并延长预设时间后控制CCD相机、波前探测装置、第一位置探测器进行同步采集。

进一步地，所述激光器发出的激光脉冲波长为532nm，所述激光光源发出的连续激光波长为632.8nm，所述CCD相机的镜头前方安装有包含632.8nm波段的陷波滤光片，用于消除连续激光对NPLS测试和PIV测试的干扰。

进一步地，所述激光光源和光阑之间还设置有用于缩束和滤波的空间滤波器。

进一步地，还包括用于记录环境及测试系统噪声的第二位置探测器，为后期对第一位置探测器的记录数据进行数据噪声滤除提供依据。