[其他]瞬态莫尔层析仪

说明书

本实用新型涉及一种利用光的莫尔条纹进行精密测试的光学仪器，特别是一种瞬态莫尔层析仪。

1980年D.Kaifri开始将莫尔（Moire）效应应用于流场等位相物体的温度、密度分布的测试。现有的莫尔层析仪通常是由：激光光源、空间滤波器、扩束装置、待测物、由二块透射光栅构成的莫尔装置和记录装置所组成。它的优点在于利用莫尔效应测试，其分析计算简单，对光源的相干性要求低，但由于采用的透射光栅的光栅常数皆大于十分之一毫米，因而测试灵敏度低，且衍射光的零级和正负一级衍射光分不开，以至影响条纹的清晰度和测试的灵敏度。为相对提高测试灵敏度，只能将两光栅间距增大到50～80厘米，但带来的问题是重影较大，稳定性差。现有技术中待测物和光栅间无光学元件故莫尔装置的口径须大于待测物才能进行全场测量。另外所采用的激光光源只能进行单幅静态记录。

本实用新型的目的是为克服现有技术的缺点，提供一种能对物体同一瞬态全过程进行高速、多幅取样，尤其是全场的三维层析定量测试仪器。

根据本实用新型制作的瞬态莫尔层析仪，它主要包括一路或几路由光源、空间滤波器、扩束装置、待测物、莫尔装置和记录装置组成的光学系统，其特征在于光源为多火花光源或序列脉冲激光光源，在待测物与莫尔装置之间串联一个缩束装置，莫尔装置与记录装置之间依次连接付里叶变换透镜和频谱滤波器。由多火花光源或序列脉冲激光光源发出的脉冲宽度、脉冲间隔可调且脉冲数可控的序列光脉冲，通过空间滤波器后经扩束装置扩展为大口径平行光，令其通过待测物，该光束便携带待测物的信息。现有技术只是将该宽光束通过两透射光栅，这样就需要透射光栅的尺寸大于或等于平行光口径。本实用新型对上述大口径平行光束由倒置的望远装置组成的缩束装置缩束使其口径缩小，因而可利用较小尺寸的透射光栅进行大口径全场的测试。缩束后的平行光束通过由二块透射光栅组成的莫尔装置，在其后面的记录装置中即可观察到莫尔条纹，而现有技术中采用的透射光栅其光栅常数皆大于十分之一毫米，故衍射光的零级和正负一级分不开，以致影响条纹的清晰度和测试灵敏度。本实用新型采用光栅常数小于十分之一毫米的朗奇（Ronchi）光栅，并在二个透射光栅后设置一个付里叶变换透镜，在变换透镜的后焦面上采用频谱滤波器，只让某级频谱通过到达记录装置，从而可提高测试灵敏度和条纹的清晰度。对记录装置中观察到的莫尔条纹采用高速摄影或超高速摄影装置记录，可使记录的莫尔偏转图样达一至数百幅，以完成瞬态、多幅取样之功能。本实用新型进行三维非对称场测量时，只需采用多路相同的光路同步记录，便可解决空间三维全场层析难题。

本实用新型与现有技术相比，其显著特点是：（一）在保证测试灵敏度的同时又缩短了二光栅间距，提高了仪器的抗震性能；（二）能使某级频谱滤波后成像，提高了测试灵敏度与条纹的清晰度；（三）解决了对物体同一瞬态过程时间序列分辨多幅取样；（四）解决了空间三维任意非对称全场中任一点非接触测试的三维层析难题。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出（以二路瞬态莫尔层析仪为例）。

图1是根据本实用新型提出的采用多火花光源的二路瞬态莫尔层析仪的光路示意图。

图2是根据本实用新型提出的采用调制脉冲激光光源的二路瞬态莫尔层析仪的光路示意图。

下面结合附图分别以二个实施例对本实用新型作进一步详细描述。

参照图1，采用多火花光源的二路瞬态莫尔层析仪是由多火花光源（1，12）、空间滤波器（2，13）、准直镜（3，14）、待测物（4）、由透镜（5，15）和透镜（6，16）组成的缩束装置、光栅（7，17）和光栅（8，18）组成的莫尔装置、付里叶变换透镜（9，19）、频谱滤波器（10，20）、记录装置（11，21）组成。多火花光源产生的脉冲宽度和脉冲间隔可调的序列光脉冲，由位于准直镜（3，14）前焦面上的空间滤波器（2，13）滤波后，经准直镜（3，14）成为平行光，并通过待测物（4）后，进入透镜（5，15）和透镜（6，16）组成的缩束装置，将大口径的平行光缩为较小口径的平行光。该小口径平行光通过光栅（7，17）和光栅（8，18）后形成莫尔条纹。再由付里叶变换透镜（9，19）的焦面上的频谱滤波器（10，20）使所需要的频谱通过，从而进入高速摄影或超高速摄影的记录装置（11，21）进行记录。本实用新型对三维非对称物体进行多方向记录时只需设置二路或几路系统同时记录，即可达到三维层析的目的。