[發明專利]一種紋影測量系統和紋影測量方法

在審

• 申請號: 202310040657.X
• 申請日: 2023-01-12
• 公開（公告）號: CN116124415A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 苑朝凱;王春;姜宗林
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種紋影測量系統，其特征在于，包括沿實驗區域的流場方向位于所述實驗區域其中一側的外側的紋影光源結構和紋影成像結構，以及部分位于所述實驗區域其中一側，部分位于所述實驗區域另一側的紋影平行光反射結構；其中，

所述紋影光源結構用于提供發射光；

所述紋影平行光反射結構至少包括位于所述紋影光源結構發射末端，且沿發射光路方向順次設置的半反半透鏡(4)、主反射鏡(5)、第一平面反射鏡(6)和光源折返機構，且所述半反半透鏡(4)、所述主反射鏡(5)和所述第一平面反射鏡(6)與所述紋影光源結構位于同一側，所述光源折返機構位于與所述紋影光源結構相對的一側；

所述紋影成像結構位于所述半反半透鏡(4)反射的接收光路的輸出端上；

所述主反射鏡(5)與所述第一平面反射鏡(6)之間的光路與所述實驗區域內的流場方向相平行，所述第一平面反射鏡(6)與所述光源折返機構之間的光路貫穿所述實驗區域，且與所述實驗區域內的流場方向相垂直。

2.根據權利要求1所述的一種紋影測量系統，其特征在于，所述紋影光源結構包括沿紋影系統光軸方向順次設置的發射光源(1)、聚焦鏡組(2)和可調狹縫光闌(3)；其中，

所述發射光源(1)用于沿紋影系統光軸提供發射光；

所述聚焦鏡組(2)用于對所述發射光進行聚焦后輸出。

3.根據權利要求2所述的一種紋影測量系統，其特征在于，所述可調狹縫光闌(3)為雙刃口結構，且形成的狹縫的長度大于所述聚焦鏡組(2)的光斑直徑，形成的狹縫的寬度的調節范圍為不小于2mm；形成的狹縫方向能夠繞紋影系統光軸呈360°進行旋轉。

4.根據權利要求1-3中任意一項所述的一種紋影測量系統，其特征在于，所述主反射鏡(5)為離軸拋物面反射鏡結構，且俯仰角和偏轉角的調節范圍為±5°；

所述主反射鏡(5)的反射面上的反射系數不低于90％；

所述第一平面反射鏡(6)沿所述實驗區域內的流場方向可移動地設置，且所述第一平面反射鏡(6)的俯仰角和偏轉角的調節范圍為±5°；

所述第一平面反射鏡(6)的反射面上的反射系數不低于90％。

5.根據權利要求1-3中任意一項所述的一種紋影測量系統，其特征在于，位于所述第一平面反射鏡(6)和所述光源折返機構之間的光路上的所述實驗區域的側壁上還設置有一組窗口玻璃(7)。

6.根據權利要求5所述的一種紋影測量系統，其特征在于，所述光源折返機構至少包括第二平面反射鏡(8)，且所述第二平面反射鏡(8)能夠配合所述第一平面反射鏡(6)的移動而移動。

7.根據權利要求1-3中任意一項所述的一種紋影測量系統，其特征在于，所述成像組件至少包括沿經過所述半反半透鏡(4)反射后的接收光路順次設置的刀口(9)、成像鏡組(10)和高速相機(11)；其中，

所述刀口(9)為單邊機械刃口，且垂直方向的高度調節范圍為±5mm，調節步長為0.02mm；

刃口的方向能夠繞紋影系統光軸呈360°進行旋轉；

所述半反半透鏡(4)的透射率和反射率各自為50％。

8.一種紋影測量方法，其特征在于，采用根據權利要求1-7中任意一項所述的紋影測量系統，所述紋影測量方法包括：

S100、采用紋影光源結構向主反射鏡提供發射光；

S200、發射光線順次經主反射鏡和第一平面反射鏡反射后，貫穿實驗區域；

S300、貫穿實驗區域后的發射光線經光源折返機構反射后，形成為反射光線；

S400、反射光線貫穿實驗區域后順次經過第一平面反射鏡、主反射鏡和半反半透鏡反射后，經紋影成像結構成像，獲得測量結果。