[發明專利]氣動光學波前超高頻測量系統及方法

有效

• 申請號: 201210305954.4
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN102853918A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 易仕和;田立豐;陳植;何霖;趙玉新;周勇為
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00;G01M9/06
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明

1.一種氣動光學波前超高頻測量系統，用于對通過超聲速風洞實驗艙的激光束的氣動光學波前畸變進行超高頻測量，所述超聲速風洞實驗艙產生超聲速流場，其特征在于，所述氣動光學波前測量系統包括：

并排設置的至少一個第一雙腔激光器及至少一個第二雙腔激光器；

第一半透半反鏡，所述第一半透半反鏡正對所述第一雙腔激光器的出光口；

第一反射鏡，所述第一反射鏡正對所述第二雙腔激光器的出光口；

并排設置的第一CCD相機和第二CCD相機；

同步控制器，所述第一及第二CCD相機和所述第一及第二雙腔激光器均連接于所述

同步控制器；

計算機系統，所述計算機系統連接于所述第一及第二CCD相機和所述同步控制器；

第二半透半反鏡，所述第二半透半反鏡正對所述第二CCD相機的鏡頭；

第二反射鏡，所述第二反射鏡正對所述第一CCD相機的鏡頭；

分別位于所述風洞實驗艙的相對兩側的背景圖像及凸透鏡，所述背景圖像與所述第一及第二雙腔激光器位于同一側，且鄰近所述第一半透半反鏡；及

位于所述凸透鏡和所述第二半透半反鏡之間的小孔。

2.根據權利要求1所述的氣動光學波前超高頻測量系統，其特征在于，

所述第一及第二CCD相機均為跨幀相機。

3.根據權利要求2所述的氣動光學波前超高頻測量系統，其特征在于，

所述第一雙腔激光器和所述第一CCD相機同時使用；

所述第二雙腔激光器和所述第二CCD相機同時使用。

4.根據權利要求3所述的氣動光學波前超高頻測量系統，其特征在于，

所述第一或第二雙腔激光器發射的每一束激光束正好分別處于對應的第一或第二CCD相機的曝光時間范圍之內。

5.根據權利要求4所述的氣動光學波前超高頻測量系統，其特征在于，

所述風洞實驗艙設有光學窗口，所述背景圖像和所述凸透鏡均正對所述光學窗口。

6.一種使用所述權利要求1至5任意一項的氣動光學波前超高頻測量系統的方法，其特征在于，包括如下步驟：

所述計算機系統向所述同步控制器發出第一個指令，所述同步控制器收到所述第一個指令后向所述第一雙腔激光器和第一CCD相機發出第一個控制信號；

收到第一個控制信號后，所述第一雙腔激光器按照所述計算機系統預定好的第一預定脈沖時序依次發射照亮所述風洞實驗艙內流場的激光束；所述第一CCD相機按照所述計算機系統預定好的第二預定脈沖時序依次對被激光照亮的所述背景圖像拍照；

所述計算機系統存儲所述第一CCD相機每一次拍攝的被激光照亮的所述背景圖像；

所述計算機系統向所述同步控制器發出第二個指令，所述同步控制器收到所述第二個指令后向所述第二雙腔激光器和第二CCD相機發出第二個控制信號；

收到第二個控制信號后，所述第二雙腔激光器（多個雙腔激光器而使得在時序控制下每組結果的時間間隔可以非常小）按照所述計算機系統預定好的第三預定脈沖時序依次發射照亮所述風洞實驗艙內流場的激光束；所述第二CCD相機按照所述計算機系統預定好的第四預定脈沖時序依次對被激光照亮的所述背景圖像拍照；

所述計算機系統存儲所述第二CCD相機每一次拍攝的被激光照亮的所述背景圖像；

所述計算機對其保存的所述背景圖像和參考圖像進行互相關計算，得到所述背景圖像的圖像位移，再通過所述圖像位移與氣動光學波前的關系計算得到氣動光學波前畸變OPD，其中，上述過程中，所述第一預定脈沖時序、所述第二預定脈沖時序、所述第三預定脈沖時序依及所述第四預定脈沖時序的每相鄰兩個脈沖時序之間的時間間隔均小于或等于0.2微秒~10微秒。

7.根據權利要求6所述的氣動光學波前超高頻測量方法，其特征在于，

所述第一雙腔激光器收到所述第一個控制信號后，所述第一激光器的每一激光腔按照所述第一預定脈沖時序發出激光束，每一激光束依次經過所述第一半透半反鏡、所述背景圖像、所述風洞實驗艙、所述凸透鏡、所述小孔、所述第二半透半反鏡及所述第二反射鏡，所述第一CCD相機按照所述第二預定脈沖時序曝光而分別對由所述第二反射鏡反射后的被每一激光束照亮后的背景圖像進行拍攝。