[发明专利]可实现光路快速调节测试的双折射式纹影系统及方法

说明书

本发明为一种可实现光路快速调节测试的双折射式纹影系统及方法，其克服了现有技术中存在无法实现纹影装置快速且精确测试的问题，不仅解决了纹影系统的装置调节问题，并且可以直接使用点光源进行纹影实验测试。本发明包括依次设置的十字线光源，“十”字形标定光线与前置可变光阑适配模块，凸透镜一，凹球面镜一，凹球面镜二，凸透镜二，刀口装置和高速摄像相机；凹球面镜一与凹球面镜二之间设置测试对象。“十”字形标定光线与前置可变光阑适配模块包括前置可变光阑，十字线光源发出的“十”字形光线通过前置可变光阑得到“十”字形标定光线；“十”字形标定光线穿过前置可变光阑得到用于纹影实验的点光源。

技术领域：

本发明属于双折射式纹影系统测试技术领域，涉及一种可实现光路快速调节测试的双折射式纹影系统及方法。

背景技术：

在可视化透明介质不均匀性的测试方法中，纹影系统作为应用最广泛的测试技术，具有定量测试气体折射率、密度和温度，定性可视化冲击波、湍流和火焰等能力。并且纹影系统的结构相比于其他可视化装置更简单，系统灵敏度也更高，可以在实验中做到大视场可视化测试对象。

目前主流的纹影系统装置调节方式，依然是以人工调节为主，每次进行实验之前，都需要花费数天调节装置。实验员通过手工计算纹影装置仪器大致的放置区域，然后通过肉眼观察各个光学器件的中心点位置是否在一条水平线上，以此实现共轴光路的调节。由于人工调节和肉眼观察，不仅将简单的纹影测试实验操作复杂化，还在最终的成像图像中引入了不确定性实验误差。

因此，现有的纹影装置调节方法，实验成本高、实验进度慢和实验结果的可靠性低，无法实现纹影装置快速且精确测试的目标。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种可实现光路快速调节测试的双折射式纹影系统及方法，其克服了现有技术中存在无法实现纹影装置快速且精确测试的问题，不仅解决了纹影系统的装置调节问题，并且可以直接使用点光源进行纹影实验测试。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可实现光路快速调节测试的双折射式纹影系统，其特征在于：包括依次设置的十字线光源，“十”字形标定光线与前置可变光阑适配模块，凸透镜一，凹球面镜一，凹球面镜二，凸透镜二，刀口装置和高速摄像相机；凹球面镜一与凹球面镜二之间设置测试对象。

所述的“十”字形标定光线与前置可变光阑适配模块包括前置可变光阑，十字线光源发出的“十”字形光线通过前置可变光阑得到“十”字形标定光线；“十”字形标定光线穿过前置可变光阑得到用于纹影实验的点光源。

所述前置可变光阑的最大光阑直径大于或等于“十”字形标定光线的外围长度，前置可变光阑的最小光阑直径小于或等于“十”字形标定光线的中心长度。

所述十字线光源的输入光线为“十”字形。

所述十字线光源的波长为532nm、632nm、980nm、1310nm或1550nm。

所述高速摄像相机为采集毫秒量级时间尺度的纹影成像图像的高速摄像相机。

一种采用权利要求1所述的可实现光路快速调节测试的双折射式纹影系统的调节测试方法，其特征在于：包括以下步骤

十字线光源产生的“十”字形光线在前置可变光阑最大的状态下，通过“十”字形标定光线与前置可变光阑适配模块，获得“十”字形标定光线，依次经过凸透镜一、凹球面镜一、凹球面镜二、凸透镜二、刀口装置和高速摄像相机进行标定，实现纹影系统的光路快速调节；

在前置可变光阑最小的状态下，通过“十”字形标定光线与前置可变光阑适配模块，获得纹影实验的点光源，通过凸透镜一扩束准直后变为平行光，光束被凹球面镜一反射后均匀穿过被测对象，经过凹球面镜二的反射，在凸透镜二后，光束汇聚于刀口装置的刀口位置，通过高速摄像相机进行纹影图像的采集，实现纹影系统的定量或定性测试。