[實(shí)用新型]一種基于光纖耦合LED光源的彩色紋影成像裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420459996.8
• 申請(qǐng)日: 2014-08-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204143079U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝愛(ài)民;柳森;黃潔;宋強(qiáng);羅錦陽(yáng);柯發(fā)偉;鄭蕾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速空氣動(dòng)力研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/54
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/54
• 代理公司: 國(guó)防專(zhuān)利服務(wù)中心 11043
• 代理人: 江亞平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及彩色顯示風(fēng)洞流場(chǎng)的光源成像裝置，尤其涉及一種基于光纖耦合LED光源的彩色紋影成像裝置

背景技術(shù)

在空氣動(dòng)力學(xué)的研究實(shí)驗(yàn)中，流動(dòng)的直觀顯示對(duì)于流場(chǎng)中波系的結(jié)構(gòu)激波與邊界層干擾等的分析可以提供直接的物理依據(jù)，可作為數(shù)值分析方法的佐證。因此，無(wú)論國(guó)內(nèi)、外，在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中的流場(chǎng)顯示歷來(lái)受到人們的關(guān)注，已逐步形成了實(shí)驗(yàn)流體動(dòng)力學(xué)中一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科分支。在流場(chǎng)顯示的諸多方法中，光學(xué)方法以其不干擾流動(dòng)，不添加示蹤粒子而倍受重視。經(jīng)典的陰影方法、紋影方法和干涉方法得到了廣泛的應(yīng)用，為氣動(dòng)研究提供了不少有價(jià)值的顯示結(jié)果。尤其在高速空氣動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域中，對(duì)于激波的形成、傳播和干擾，不僅對(duì)物體的繞流以及由此引起的局部氣動(dòng)載荷加大和壓力分布的改變?yōu)槿藗兯P(guān)心，而且氣動(dòng)加熱的局部增加格外令人關(guān)注。通常風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中高超聲速流動(dòng)的獲得是由拉伐爾噴管將貯室氣體極大的膨脹加速而形成的，這時(shí)流場(chǎng)氣體的壓力和密度往往很小，這樣給高超聲速流場(chǎng)的光學(xué)流動(dòng)顯示帶來(lái)比低速風(fēng)洞流場(chǎng)顯示更大困難，為了提高靈敏度和獲得好的空間和時(shí)間分辨率，對(duì)光源就有高的要求。同時(shí)，結(jié)合帶有方向性的顯示方法，采用總發(fā)光強(qiáng)度相對(duì)較大的線光源，配合刀口的切入來(lái)獲取對(duì)特定方向流場(chǎng)變化的滿(mǎn)意結(jié)果。因此紋影方法在高速氣體力學(xué)中往往應(yīng)用得較為普遍，它不但直觀地演示了流場(chǎng)地流動(dòng)圖譜，展示了流態(tài)地結(jié)構(gòu)，而且也獲得了流場(chǎng)地某些定量試驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此紋影儀作為流場(chǎng)顯示手段之一，已經(jīng)廣泛運(yùn)用于國(guó)際上各類(lèi)風(fēng)洞試驗(yàn)中。

而目前常用的紋影系統(tǒng)彩色光源主要使用鹵鎢燈光源；而鹵鎢燈光源采用熱輻射光源，其發(fā)熱量較大使得安裝在光源后的聚光鏡鏡片受熱變形影響成像質(zhì)量。同時(shí)，由于使用鹵鎢燈作為光源時(shí)，要形成彩色需要在聚光鏡鏡片后設(shè)置不同顏色的濾色片，為了滿(mǎn)足紋影系統(tǒng)光源是點(diǎn)光源的要求，需在濾色片后安裝毫米量級(jí)大小的狹縫或圓孔光闌，以致只有部分光束通過(guò)光闌，光能利用率低。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種基于光纖耦合LED光源的彩色紋影成像裝置，避免由于光源發(fā)熱量大使安裝在光源后的聚光鏡鏡片受熱變形影響成像質(zhì)量，提高光能的利用率。

為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案：

一種基于光纖耦合LED光源的彩色紋影成像裝置包括：n個(gè)不同顏色LED光源、n個(gè)聚光鏡組、n個(gè)光纖輸入耦合、n個(gè)光纖、n個(gè)光纖輸出耦合、紋影系統(tǒng)，其中，n≥2，每個(gè)聚光鏡組包含球面透鏡、中繼透鏡、合光器，n個(gè)LED光源發(fā)出的散射光，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的光纖輸入耦合后會(huì)聚到對(duì)應(yīng)的聚光鏡組中，依次經(jīng)過(guò)球面透鏡、中繼透鏡、合光器，然后散射光再經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的光纖傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的光纖輸出耦合，經(jīng)光纖輸出耦合后進(jìn)入紋影系統(tǒng)，投射到被測(cè)區(qū)域形成混色均勻的平行光。

利用多種顏色光纖耦合LED光源做為彩色紋影系統(tǒng)的照明光源，由于LED光源功耗低，不會(huì)其發(fā)熱量大使得安裝在光源后的聚光鏡鏡片受熱變形影響成像質(zhì)量。另外，為了利用LED光源發(fā)出所有光束，使用球面透鏡、中繼透鏡集光，合光器件有效控制LED光的發(fā)散角，將幾乎所有光束耦合至光纖中，因光纖導(dǎo)光的纖芯直徑只有1.5mm，可以作為點(diǎn)光源直接使用，不用再添加任何濾色片及光闌裝置，提高光能的利用率。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的彩色紋影成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是聚光鏡組的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示，本發(fā)明提供一種基于光纖耦合LED光源的彩色紋影成像裝置包括：n個(gè)不同顏色LED光源10、n個(gè)聚光鏡組20、n個(gè)光纖耦合輸入端30、n個(gè)光纖4、n個(gè)光纖耦合輸出端50、紋影系統(tǒng)60，其中，n≥2，每個(gè)聚光鏡組20包含球面透鏡1、中繼透鏡2、合光器3。聚光鏡組、光纖耦合輸入端、光纖、光纖耦合輸出端與LED光源的數(shù)量相同。

n個(gè)LED光源10發(fā)出的散射光，首先會(huì)聚到對(duì)應(yīng)的聚光鏡組20中，依次經(jīng)過(guò)球面透鏡1、中繼透鏡2、合光器3，然后散射光再經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的光纖耦合輸入端30、對(duì)應(yīng)的光纖4傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的光纖耦合輸出端50，經(jīng)光纖耦合輸出端50后進(jìn)入紋影系統(tǒng)60，投射到被測(cè)區(qū)域形成混色均勻的平行光。

說(shuō)明書(shū)中描述的只是該實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。雖然結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域內(nèi)熟練的技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改。