[發(fā)明專利]超聲速氣動透鏡生成裝置及生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210397685.9
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN102890299A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙玉新;趙延輝;王振國;馬志成;范曉檣;劉衛(wèi)東;梁劍寒;易仕和
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學技術(shù)大學
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;G02B27/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及透鏡領(lǐng)域，具體而言，涉及一種超聲速氣動透鏡生成裝置及生成方法。

背景技術(shù)

飛行器在大氣中做高速飛行時，與來流相互作用形成了復(fù)雜流場結(jié)構(gòu)，特別是在超聲速飛行時，激波、膨脹波、湍流邊界層等結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其周圍密度場發(fā)生變化，相應(yīng)的折射率場在時間和空間上呈現(xiàn)出明顯的不均勻性。當觀察目標的光線穿過這樣的折射率場時，會產(chǎn)生光線偏折、相位畸變或者成像散焦，光學系統(tǒng)接收到的將是受到擾動的目標圖像，這將大大影響其探測、識別和跟蹤目標的能力，直接或間接影響了飛行器各方面的性能。

傳統(tǒng)的光學透鏡無法避免非預(yù)期的氣動光學效應(yīng)，不利于目標的觀察，現(xiàn)有技術(shù)中，還有利用氣動窗口技術(shù)的方案，氣動窗口可以隔離激光腔和外界大氣，獲得特定的壓差，是高能激光器的重要部件，然而，氣動窗口無法獲得特定的折射率分布流場，達不到特定的聚焦與發(fā)散的作用。

針對相關(guān)技術(shù)中的光學透鏡由于氣動光學效應(yīng)產(chǎn)生光線偏折、相位畸變或者成像散焦而導(dǎo)致的不利于觀察目標的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種超聲速氣動透鏡生成裝置及生成方法，以解決相關(guān)技術(shù)中的光學透鏡由于氣動光學效應(yīng)產(chǎn)生光線偏折、相位畸變或者成像散焦而導(dǎo)致的不利于觀察目標的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種超聲速氣動透鏡生成裝置，該裝置包括：折射率調(diào)節(jié)裝置，用于將具有不同折射率的氣體介質(zhì)混合得到所需折射率的氣體介質(zhì)；透鏡噴管，與折射率調(diào)節(jié)裝置連接，位于折射率調(diào)節(jié)裝置的下游，用于將折射率調(diào)節(jié)裝置混合得到的氣體介質(zhì)形成所需的氣動透鏡。

優(yōu)選地，折射率調(diào)節(jié)裝置包括：第一氣源裝置，用于提供折射率為第一折射率的氣體介質(zhì)；第二氣源裝置，用于提供折射率為第二折射率的氣體介質(zhì)；混合室，混合室分別與第一氣源裝置和第二氣源裝置連接，用于將第一氣源裝置提供的氣體介質(zhì)和第二氣源裝置提供的氣體介質(zhì)混合得到所需折射率的氣體介質(zhì)。

優(yōu)選地，折射率調(diào)節(jié)裝置還包括：流量控制器，與第一氣源裝置和第二氣源裝置連接，用于控制混合室中第一氣源裝置和第二氣源裝置提供氣體介質(zhì)的流量。

優(yōu)選地，流量控制器包括第一流量控制器和第二流量控制器，其中，第一流量控制器與第一氣源裝置連接，用于控制混合室中第一氣源裝置提供氣體介質(zhì)的流量，第二流量控制器與第二氣源裝置連接，用于控制混合室中第二氣源裝置提供氣體介質(zhì)的流量。

優(yōu)選地，第一折射率的氣體介質(zhì)為二氧化碳，第二折射率的氣體介質(zhì)為氦氣。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種超聲速氣動透鏡生成方法，該方法包括：將具有不同折射率的氣體介質(zhì)混合得到所需折射率的氣體介質(zhì)；將得到的所需折射率的氣體介質(zhì)通過透鏡噴管形成所需的氣動透鏡。

優(yōu)選地，將具有不同折射率的氣體介質(zhì)混合得到所需折射率的氣體介質(zhì)包括：獲取折射率為第一折射率的氣體介質(zhì)；獲取折射率為第二折射率的氣體介質(zhì)；將第一折射率的氣體介質(zhì)和第二折射率的氣體介質(zhì)混合得到所需折射率的氣體介質(zhì)。

優(yōu)選地，將第一折射率的氣體介質(zhì)和第二折射率的氣體介質(zhì)混合得到所需折射率的氣體介質(zhì)包括：通過流量控制器控制第一折射率的氣體介質(zhì)和第二折射率的氣體介質(zhì)的流量以得到所需折射率的氣體介質(zhì)。

優(yōu)選地，流量控制器包括第一流量控制器和第二流量控制器，通過流量控制器控制第一折射率的氣體介質(zhì)和第二折射率的氣體介質(zhì)的流量包括：第一流量控制器控制第一折射率的氣體介質(zhì)的流量，第二流量控制器控制第二折射率的氣體介質(zhì)的流量。

優(yōu)選地，通過以下步驟確定透鏡噴管：確定所需的氣動透鏡的幾何構(gòu)型；根據(jù)所需的氣動透鏡的幾何構(gòu)型確定能夠產(chǎn)生幾何構(gòu)型氣動透鏡的透鏡噴管。

優(yōu)選地，根據(jù)所需的氣動透鏡的幾何構(gòu)型確定能夠產(chǎn)生幾何構(gòu)型氣動透鏡的透鏡噴管的步驟包括：確定的所需的氣動透鏡的幾何構(gòu)型的外切圓或外切矩形；根據(jù)確定的外切圓或外切矩形獲得具有外切圓或外切矩形的噴管流線；在確定的具有外切圓或外切矩形的噴管流線中追蹤出幾何構(gòu)型氣動透鏡的透鏡噴管壁面，確定透鏡噴管。