可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)，包括沿光路依次設(shè)置的光源、光纖、聚光鏡組、狹縫裝置、第一反射鏡、準(zhǔn)直鏡、定容燃燒彈、紋影鏡、第二反射鏡、刀口和高速攝像機(jī)，所述光纖的光輸入端與光源連接，所述光纖的光輸出端與聚光鏡組連接，所述聚光鏡組的焦點(diǎn)與準(zhǔn)直鏡經(jīng)過(guò)第一反射鏡反射后的焦點(diǎn)在狹縫裝置處重合，所述刀口位于紋影鏡經(jīng)過(guò)第二反射鏡反射后的焦點(diǎn)處。本發(fā)明采用聚光鏡組對(duì)現(xiàn)有的聚光鏡進(jìn)行了改進(jìn)，矯正了復(fù)色光在經(jīng)過(guò)透鏡后產(chǎn)生的色差，從而能夠更準(zhǔn)確的獲得定容燃燒彈內(nèi)真實(shí)的球形火焰?zhèn)鞑フ掌?br>【專(zhuān)利說(shuō)明】
可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及反射式紋影系統(tǒng)，具體地指一種可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]定容燃燒彈是模擬發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)氣缸活塞接近于上止點(diǎn)燃燒過(guò)程的實(shí)驗(yàn)裝置，高速紋影系統(tǒng)利用燃料燃燒時(shí)定容燃燒彈內(nèi)流體密度不同從而對(duì)通過(guò)的光產(chǎn)生不同的折射效果，通過(guò)的平行光在經(jīng)過(guò)一端玻璃窗口在定容燃燒彈內(nèi)折射經(jīng)過(guò)另一端玻璃窗口最終使得高速攝像機(jī)捕捉定容燃燒彈內(nèi)的球形火焰?zhèn)鞑サ倪^(guò)程。
[0003]傳統(tǒng)反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)采用的是鹵鎢燈或者氙氣燈作為光源，耗電量大、產(chǎn)熱量大，散熱處理不好容易光衰，使得輸出的光的效果不穩(wěn)定影響實(shí)驗(yàn)精度，同時(shí)產(chǎn)生的高熱量也容易使得后面的聚光鏡發(fā)生形變影響實(shí)驗(yàn)精度。此外，由于實(shí)驗(yàn)室中用的光源都是復(fù)色光，在傳統(tǒng)的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)中聚光鏡都采用球面的凸透鏡，復(fù)色光在經(jīng)過(guò)凸透鏡折射后由于各種顏色的光的折射率不同從而會(huì)產(chǎn)生色差現(xiàn)象，使得光線(xiàn)的最外圈會(huì)有彩色的光圈，在研究定容彈內(nèi)的球形火焰的層流燃燒速度時(shí)需要測(cè)量最終投射在高速攝像機(jī)中的球形火焰圖像的半徑，如果折射時(shí)產(chǎn)生色差現(xiàn)象，最后的高速攝像機(jī)通過(guò)紋影系統(tǒng)拍攝到的球形火焰半徑就會(huì)與定容燃燒彈中的真實(shí)實(shí)驗(yàn)的球形火焰的半徑有所偏差，從而最終計(jì)算的球形傳播火焰的參數(shù)也會(huì)與真實(shí)的球形傳播火焰的參數(shù)有所偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是要提供一種可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)，該反射式紋影系統(tǒng)將傳統(tǒng)紋影系統(tǒng)中的聚光鏡由原來(lái)的單個(gè)凸透鏡改進(jìn)為由兩個(gè)凸透鏡和一個(gè)凹透鏡組合而成的聚光鏡組，該聚光鏡組可以矯正復(fù)色光在經(jīng)過(guò)透鏡折射時(shí)產(chǎn)生的色差現(xiàn)象，從而能夠更準(zhǔn)確的獲得定容燃燒彈內(nèi)真實(shí)的球形火焰?zhèn)鞑フ掌?br>[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)，包括沿光路依次設(shè)置的光源、光纖、聚光鏡組、狹縫裝置、第一反射鏡、準(zhǔn)直鏡、定容燃燒彈、紋影鏡、第二反射鏡、刀口和高速攝像機(jī)，所述光纖的光輸入端與光源連接，所述光纖的光輸出端與聚光鏡組連接，所述聚光鏡組的焦點(diǎn)與準(zhǔn)直鏡經(jīng)過(guò)第一反射鏡反射后的焦點(diǎn)在狹縫裝置處重合，將狹縫置于聚光鏡組的焦點(diǎn)與準(zhǔn)直鏡經(jīng)過(guò)第一反射鏡反射后的焦點(diǎn)的重合處是為了更便于調(diào)節(jié)投射到定容彈中的光線(xiàn)的多少，即便于調(diào)節(jié)光源的大小，所述刀口位于紋影鏡經(jīng)過(guò)第二反射鏡反射后的焦點(diǎn)處，這樣布置是為了便于調(diào)節(jié)投射到高速攝像機(jī)中的光線(xiàn)的多少。
[0006]進(jìn)一步地，所述聚光鏡組由沿光路依次設(shè)置的第一凸透鏡、第一凹透鏡和第二凸透鏡組成，所述第一凸透鏡、第一凹透鏡、第二凸透鏡三者之間的距離可調(diào)，這樣通過(guò)調(diào)節(jié)三個(gè)透鏡之間的距離來(lái)適應(yīng)不同的光源，有利于矯正了復(fù)色光在經(jīng)過(guò)透鏡后產(chǎn)生的色差，從而能夠更準(zhǔn)確的獲得定容燃燒彈內(nèi)真實(shí)的球形火焰?zhèn)鞑フ掌?br>[0007]進(jìn)一步地，所述聚光鏡組安裝在聚光鏡組鏡筒內(nèi)，所述聚光鏡組鏡筒包括第一凸透鏡鏡筒、第一凹透鏡鏡筒和第二凸透鏡鏡筒;所述第一凸透鏡鏡筒的一端內(nèi)圈設(shè)有用于嵌合第一凸透鏡的第一環(huán)形凹槽，所述第一凹透鏡鏡筒沿軸向設(shè)有用于固定第一凹透鏡的內(nèi)腔，所述第二凸透鏡鏡筒的一端內(nèi)圈設(shè)有用于嵌合第二凸透鏡的第二環(huán)形凹槽;所述第一凹透鏡鏡筒的一端與第一凸透鏡鏡筒具有第一環(huán)形凹槽的一端通過(guò)螺紋連接，所述第一凹透鏡鏡筒的另一端與第二凸透鏡鏡筒具有第二環(huán)形凹槽的一端通過(guò)螺紋連接。這樣，各個(gè)鏡筒通過(guò)螺紋連接，通過(guò)鏡筒之間旋進(jìn)的程度來(lái)矯正不同情況的色差現(xiàn)象，避免了在調(diào)節(jié)透鏡過(guò)程中手直接接觸鏡面弄臟鏡面，同時(shí)調(diào)節(jié)鏡面之間的距離也可以更穩(wěn)定。重要的是，在聚光鏡組中，當(dāng)凸透鏡鏡筒完全旋進(jìn)凹透鏡鏡筒內(nèi)時(shí)，此時(shí)的凸透鏡和凹透鏡的距離等于O。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一環(huán)形凹槽、第二環(huán)形凹槽和內(nèi)腔內(nèi)均設(shè)有環(huán)形限位圈。這樣，有利于防止透鏡被鏡筒劃損或者壓碎，且便于透鏡的清洗和更換。
[0009]再進(jìn)一步地，所述狹縫裝置為孔徑可調(diào)的環(huán)形狹縫裝置，這樣在調(diào)試紋影系統(tǒng)時(shí)令狹縫孔徑為0，能更準(zhǔn)確和更方便的確定聚光鏡組的焦點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)狹縫孔徑的大小來(lái)確定所需要光源的大小。
[0010]更進(jìn)一步地，所述光源為L(zhǎng)ED-光源，耗能低、不容易發(fā)熱，與聚光鏡組之間采用光纖傳輸光，光纖柔性好，使得光源方便任意移動(dòng)，將光源與聚光鏡組隔離開(kāi)來(lái)，避免了光源發(fā)出的熱量使得透鏡組變形從而影響實(shí)驗(yàn)的效果。
[0011 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0012]其一，本發(fā)明采用聚光鏡組對(duì)現(xiàn)有的聚光鏡進(jìn)行了改進(jìn)，矯正了復(fù)色光在經(jīng)過(guò)聚光鏡透鏡后而產(chǎn)生的色差，從而能夠更準(zhǔn)確的獲得定容燃燒彈內(nèi)真實(shí)的球形火焰?zhèn)鞑フ掌星蛐蝹鞑セ鹧娴陌霃健?br>[0013]其二，本發(fā)明在聚光鏡組和第一面反射鏡之間安裝了一個(gè)可調(diào)節(jié)孔徑大小的狹縫裝置，這樣在調(diào)試紋影系統(tǒng)時(shí)就能更容易、更準(zhǔn)確的確定聚光鏡組折射后的光線(xiàn)的焦點(diǎn)位置，在實(shí)驗(yàn)中也能通過(guò)調(diào)節(jié)孔徑的大小來(lái)方便的調(diào)節(jié)光源的大小。
[0014]其三，本發(fā)明的光源采用耗能低、不易發(fā)熱的LED-光源，與聚光鏡組之間采用光纖傳輸光，光纖柔性好，使得光源方便任意移動(dòng)，將光源與聚光鏡組隔離開(kāi)來(lái)，避免了光源發(fā)出的熱量使得聚光鏡組變形，使得聚光鏡組矯正色差能力變?nèi)?，從而影響?shí)驗(yàn)的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為一種可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為圖1中聚光鏡組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為圖1中聚光鏡組鏡筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為圖1中狹縫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]其中:光源1、光纖2、聚光鏡組3、狹縫裝置4、第一反射鏡5、準(zhǔn)直鏡6、定容燃燒彈7、紋影鏡8、第二反射鏡9、刀口 1、高速攝像機(jī)11、第一凸透鏡12.1、第二凸透鏡12.2、第一凹透鏡13.1、聚光鏡組鏡筒14、第一凸透鏡鏡筒14.1、第一凹透鏡鏡筒14.2、第二凸透鏡鏡筒14.3、第一環(huán)形凹槽15.1、第二環(huán)形凹槽15.2、內(nèi)腔16、環(huán)形限位圈17。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]圖中所示的可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)，包括沿光路依次設(shè)置的光源1、光纖2、聚光鏡組3、狹縫裝置4、第一反射鏡5、準(zhǔn)直鏡6、定容燃燒彈7、紋影鏡
8、第二反射鏡9、刀口 10和高速攝像機(jī)11;光源I為L(zhǎng)ED-光源，光纖2的光輸入端與光源I連接，光纖2的光輸出端與聚光鏡組3連接，聚光鏡組3的焦點(diǎn)與準(zhǔn)直鏡6經(jīng)過(guò)第一反射鏡5反射后的焦點(diǎn)在狹縫裝置4處重合，這樣可以通過(guò)調(diào)節(jié)狹縫裝置4的孔徑大小來(lái)調(diào)節(jié)光源大小，也能在調(diào)試紋影系統(tǒng)時(shí)能更方便、更準(zhǔn)確的確定聚光鏡組的焦點(diǎn)，刀口 10位于紋影鏡8經(jīng)過(guò)第二反射鏡9反射后的焦點(diǎn)處，這樣可以通過(guò)調(diào)節(jié)刀口 10的孔徑來(lái)確定最后投射到高速攝像機(jī)11中的圖像的大小。
[0022]上述技術(shù)方案中，聚光鏡組3由沿光路依次設(shè)置的第一凸透鏡12.1、第一凹透鏡13.1和第二凸透鏡12.2組成，第一凸透鏡12.1、第一凹透鏡13.1、第二凸透鏡12.2三者之間的距離可調(diào)，這樣通過(guò)調(diào)節(jié)第一凸透鏡12.1、第一凹透鏡13.1和第二凸透鏡12.2的距離來(lái)矯正不同光源發(fā)出光線(xiàn)產(chǎn)生的色差。
[0023]上述技術(shù)方案中，聚光鏡組3安裝在聚光鏡組鏡筒14內(nèi)，聚光鏡組鏡筒14包括第一凸透鏡鏡筒14.1、第一凹透鏡鏡筒14.2和第二凸透鏡鏡筒14.3;第一凸透鏡鏡筒14.1的一端內(nèi)圈設(shè)有用于嵌合第一凸透鏡12.1的第一環(huán)形凹槽15.1，第一凹透鏡鏡筒14.2沿軸向設(shè)有用于固定第一凹透鏡13.1的內(nèi)腔16，第二凸透鏡鏡筒14.3的一端內(nèi)圈設(shè)有用于嵌合第二凸透鏡12.2的第二環(huán)形凹槽15.2;第一凹透鏡鏡筒14.2的一端與第一凸透鏡鏡筒14.1具有第一環(huán)形凹槽15.1的一端通過(guò)螺紋連接，第一凹透鏡鏡筒14.2的另一端與第二凸透鏡鏡筒14.3具有第二環(huán)形凹槽15.2的一端通過(guò)螺紋連接。將各個(gè)透鏡安裝在各自所對(duì)應(yīng)的鏡筒中，各個(gè)鏡筒通過(guò)螺紋連接，通過(guò)鏡筒之間旋進(jìn)的程度來(lái)矯正不同情況的色差現(xiàn)象，避免了在調(diào)節(jié)透鏡過(guò)程中手直接接觸鏡面弄臟鏡面，同時(shí)調(diào)節(jié)鏡面之間的距離也可以更穩(wěn)定。重要的是，在聚光鏡組中，當(dāng)凸透鏡鏡筒完全旋進(jìn)凹透鏡鏡筒內(nèi)時(shí)，此時(shí)的凸透鏡和凹透鏡的距離等于O。
[0024]上述技術(shù)方案中，第一環(huán)形凹槽15.1、第二環(huán)形凹槽15.2和內(nèi)腔16內(nèi)均設(shè)有環(huán)形限位圈17，通過(guò)環(huán)形限位圈17固定有利于防止透鏡被劃損或被壓碎，且便于透鏡的清洗和更換。
[0025]上述技術(shù)方案中，狹縫裝置4為孔徑可調(diào)的環(huán)形狹縫裝置，確定聚光鏡組3的焦點(diǎn)時(shí)，將狹縫裝置4的孔徑調(diào)為O，當(dāng)投射到狹縫裝置4上的是一個(gè)明亮的光斑時(shí)，狹縫裝置4所在的位置為聚光鏡組3的焦平面。
[0026]本發(fā)明的工作過(guò)程:首先，光源I發(fā)出的光經(jīng)過(guò)光纖2傳輸至聚光鏡組3，調(diào)節(jié)聚光鏡組3各個(gè)透鏡之間的距離，使得最后投射在狹縫裝置4上在光的最外圈沒(méi)有彩色的光圈，再將狹縫裝置4的孔徑調(diào)為O，調(diào)節(jié)狹縫裝置4與聚光鏡組3的距離，使得狹縫裝置4處的是一個(gè)明亮的光斑，此時(shí)狹縫裝置4所在的面為聚光鏡組3的焦平面，狹縫裝置4處的是點(diǎn)光源；接著，點(diǎn)光源由聚光鏡組3的焦點(diǎn)處發(fā)出后，經(jīng)過(guò)第一面反射鏡5反射后投射到準(zhǔn)直鏡6，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直鏡6反射后的光形成混色均勻的平行光投射到定容燃燒彈7內(nèi)；然后，定容燃燒彈7內(nèi)被測(cè)區(qū)燃燒，形成球形火焰，流體擾動(dòng)，折射率發(fā)生變化，平行光經(jīng)過(guò)被測(cè)區(qū)域到達(dá)紋影鏡8，經(jīng)過(guò)紋影鏡8反射后的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)第二面反射鏡9反射后通過(guò)刀口 10，最后在高速照相機(jī)11上成像。
[0027]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，應(yīng)當(dāng)指出，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)，其特征在于:包括沿光路依次設(shè)置的光源(I)、光纖(2)、聚光鏡組(3)、狹縫裝置(4)、第一反射鏡(5)、準(zhǔn)直鏡(6)、定容燃燒彈(7)、紋影鏡(8)、第二反射鏡(9)、刀口(10)和高速攝像機(jī)(11)，所述光纖(2)的光輸入端與光源(I)連接，所述光纖(2)的光輸出端與聚光鏡組(3)連接，所述聚光鏡組(3)的焦點(diǎn)與準(zhǔn)直鏡(6)經(jīng)過(guò)第一反射鏡(5)反射后的焦點(diǎn)在狹縫裝置(4)處重合，所述刀口(10)位于紋影鏡(8)經(jīng)過(guò)第二反射鏡(9)反射后的焦點(diǎn)處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)，其特征在于:所述聚光鏡組(3)由沿光路依次設(shè)置的第一凸透鏡(12.1)、第一凹透鏡(13.1)和第二凸透鏡(12.2)組成，所述第一凸透鏡(12.1)、第一凹透鏡(13.1)、第二凸透鏡(12.2)三者之間的距離可調(diào)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)，其特征在于:所述聚光鏡組(3)安裝在聚光鏡組鏡筒(14)內(nèi)，所述聚光鏡組鏡筒(14)包括第一凸透鏡鏡筒(14.1)、第一凹透鏡鏡筒(14.2)和第二凸透鏡鏡筒(14.3); 所述第一凸透鏡鏡筒(14.1)的一端內(nèi)圈設(shè)有用于嵌合第一凸透鏡(12.1)的第一環(huán)形凹槽(15.1)，所述第一凹透鏡鏡筒(14.2)沿軸向設(shè)有用于固定第一凹透鏡(13.1)的內(nèi)腔(16)，所述第二凸透鏡鏡筒(14.3)的一端內(nèi)圈設(shè)有用于嵌合第二凸透鏡(12.2)的第二環(huán)形凹槽(15.2); 所述第一凹透鏡鏡筒(14.2)的一端與第一凸透鏡鏡筒(14.1)具有第一環(huán)形凹槽(15.1)的一端通過(guò)螺紋連接，所述第一凹透鏡鏡筒(14.2)的另一端與第二凸透鏡鏡筒(14.3)具有第二環(huán)形凹槽(15.2)的一端通過(guò)螺紋連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)，其特征在于:所述第一環(huán)形凹槽(15.1)、第二環(huán)形凹槽(15.2)和內(nèi)腔(16)內(nèi)均設(shè)有環(huán)形限位圈(17)。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)，其特征在于:所述狹縫裝置(4)為孔徑可調(diào)的環(huán)形狹縫裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)，其特征在于:所述光源(I)為L(zhǎng)ED-光源。
【文檔編號(hào)】G02B27/00GK105866970SQ201610362854
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】李格升, 張海亮, 張尊華
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)