[實用新型]一種高速風洞紋影儀焦斑監測減震系統

有效

• 申請號: 201920700827.1
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN210005211U
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 謝永軍;陳磊;趙衛;朱濤;屈恩世;許曉斌;徐崧博;章起華;任尚杰;馬曉宇;孫啟志;彭龍輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所;中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01M9/04;G05B11/42
• 代理公司: 61211 西安智邦專利商標代理有限公司
• 代理人: 汪海艷

本實用新型公開了一種高速風洞紋影儀焦斑監測減震系統，包括基于PSD位置傳感器的激光焦斑坐標數據采集系統和基于PID控制算法的二維快速擺鏡控制系統。本實用新型通過高精度的數據采集系統采集焦斑坐標位置，振鏡控制器控制振鏡振動修正光線的脫靶量，使得標定激光始終入射到PSD位置敏感探測器的中心，在系統每次上電后，都可自動校準參數，確定系統穩定的條件并保存，系統上電即可自動校準運行，無需人工干預。解決高速風洞工況下紋影儀的圖像穩定問題，保障了在惡劣工況引起的復雜環境振動中，紋影圖像的穩定性。

技術領域

本實用新型涉及光斑監測控制技術領域，具體為一種高速風洞紋影儀焦斑監測減震系統。

背景技術

由于振動干擾的復雜性，傳統的無源隔震技術很難有效的隔離精密設備工作平臺的超低頻振動信號，因為無源隔振元件的剛度有限，隔振器參數也不能實時調節，有源隔振系統在隔離超低頻振動方面相比無源要成效顯著些，但是工程實用化都還有一定的距離。

在高速風洞紋影儀系統中，風洞開啟和關閉的瞬間，強氣流沖擊造成的環境振動和氣流擾動造成的光路偏轉，會對紋影光路產生非常大的影響。

實用新型內容

為了解決高速風洞工況下紋影儀的圖像穩定問題，本實用新型提供了一種高速風洞紋影儀焦斑監測減震系統。

針對遠距離傳輸中光束指向不穩定造成的到達目標的光斑漂移、抖晃問題，本實用新型以快速擺鏡和位置敏感探測器為主要功能模塊，設計跟蹤系統，建立快速擺鏡的控制系統，從而獲取反射鏡所需轉動的角度值，補償振動引起的光路失調，達到光路穩定、減小光路抖動、降低振動的目的。

本實用新型的技術解決方案為提供一種高速風洞紋影儀焦斑監測減震系統，其特殊之處在于：沿光路依次設置第一分光鏡、第一主反射鏡、振鏡、擺鏡及第二分光鏡；還包括用于控制振鏡轉動的振鏡控制器、用于控制擺鏡擺動的擺鏡控制器及分別設置在第一分光鏡兩個入射光路中的標定激光器及可見光光源、分別設置在第二分光鏡兩個出射光路中的可見光相機及光斑位置采集處理系統；上述光斑位置采集處理系統包括沿光路依次設置的PSD位置敏感探測器及中央處理器；

上述中央處理器與擺鏡控制器連接；

標定激光器發射的標定激光及可見光光源發射的可見光經第一分光鏡合束后入射到第一主反射鏡，光束依次經第一主反射鏡、振鏡、擺鏡反射至第二分光鏡，第二分光鏡將光線分為標定激光和可見光兩路；

第二分光鏡分出的標定激光入射到PSD位置敏感探測器，PSD位置敏感探測器感應光信號，并將光斑的位置信息以光電流的形式輸入到中央處理器，中央處理器對PSD位置敏感探測器輸出信號進行解算，解算出光斑在PSD位置敏感探測器上的位置坐標，得出脫靶量數據，并將脫靶量數據反饋至擺鏡控制器，擺鏡控制器控制擺鏡轉動，使得標定激光一直處于PSD位置敏感探測器的中心位置；

第二分光鏡分出的可見光光線入射到可見光相機，可見光相機對可見光光線曝光成像。

進一步地，為了提高光束入射角度，上述光斑位置采集處理系統還包括設置在PSD位置敏感探測器之前的聚焦透鏡組，聚焦透鏡組將標定激光聚焦至PSD位置敏感探測器。

進一步地，為了進一步提高系統穩定性，還包括位于第一主反射鏡與振鏡之間的第二主反射鏡。且兩個反射鏡均為大口徑反射鏡。振鏡快速振動將導致引起振鏡反射光的振動，這將對分光鏡出射的激光造成影響，從而導致系統的不穩定性上升，設置2個反射鏡，避免振鏡和光源系統直連，提高系統的穩定性。

進一步地，上述標定激光器波長為905nm，屬于紅外激光波段，不參與可見光成像，只作為標定光路光源；上述的可見光光源為可見光波段的寬光譜光源。如LED等。

進一步地，還包括位于第二分光鏡與可見光相機之間的光闌。

本實用新型的有益效果是：