纹影视频摄录技术在等离子体影响飞行器气动特性试验中的应用

本文介绍了纹影视频摄录技术在等离子体影响飞行器气动特使试验中的应用．文中描述了试验设备与纹影视频摄录技术，并给出了部分不同试验条件下的等离子体喷流与模型流场干扰纹影图。通过对纹影图的分析，不但证明了该等离子体影响飞行器气动特性试验技术的可靠性，同时也证明了纹影视频摄录技术在该种试验研究中的可用性。该纹影视频摄录技术不仅能实时监测试验流场，同时还记录了试验流场的全过程，为事后进行试验流场的再现及分析研究提供了可视化依据。     

F. 特种高速摄影技术

本文主要介绍了激光散斑和莫尔摄影、纹影摄影、光纤技术、频闪光源和立体摄影等特种高速摄影技术。     

MJGS系统设计及应用

采用序列脉冲红宝石激光器作为光源,国产640型纹影仪作为图像及流场显示光学系统、等待型转镜高速摄影机为记录单元的MJGS高速纹影系统,本校已经相继研制了两种型号。Ⅰ型系统用于高速碰撞和穿甲过程研究已经取得必要的结果。Ⅱ型系统用于研究高能炸药起爆机理,拍得了弹丸撞靶前的飞行姿态及撞靶后的压缩变形直至点火爆炸过程的分幅照片,为研究工作提供了依据。     

激光弹道列阵高速技术的研究

本文简要报导了激光弹道列阵高速摄影的最新研究进展。并对几种方法获得的飞行弹体照片进行了分析比较。 激光光源配合阴影或纹影光学系统。采用适当的同步触发装置。在超高速弹道靶真空靶道上,拍摄了速度为2公里/秒到4.5公里/秒的高速飞行弹体阴影和纹影照片。多台联动也获得了成功     

温度场纹影定量测量技术

为了研究纹影系统的温度场定量测量技术,本文详细阐述了纹影技术的定量测量原理,并通过分析流场纹影图像灰度大小与未被遮挡的光源像面积的关系,提出了一种新颖的流场温度定量测量的计算方法。首先,在光学平台上搭建了透射式纹影系统,将加热平台放置在该系统的测量区域,利用CCD相机将采集到的纹影图像上传到上位机进行图像处理,然后采用该算法计算得到温度场的测量值,并与热电偶的测量值相对比。实验结果表明：在室温20℃时,将加热平台的温度分别设定为50℃和90℃,纹影系统测量得到的温度值相对误差小于10%,证明了该计算方法的可靠性,实现了以纹影技术为基础的温度场定量测量。     

脉冲激光大尺寸底片高速流场摄影

高速风洞的瞬变流场及不稳定流态,由于变化迅速或流场有很多细微结构,需要时间及空间分辨率都很高的高速摄影技术。红宝石脉冲激光器作光源可得毫微秒的脉冲,把瞬变的现象冻结,在纹影仪的基础上配以合适的光学放大系统可得比通常底片大得多的纹影或阴影照片,以提高空间分辨率。这样,可得到清晰的有丰富细节的气流图象,     

激光诱导荧光聚焦纹影系统及超声速燃烧流场应用

纹影是一种常用的流动显示技术,广泛应用于可压缩流动显示及超声速燃烧流场实验.然而,在变Mach数超声速燃烧实验中,燃烧室总温随来流Mach数变化.受准稳态/非定常温度变化影响,光学玻璃窗口的折射率发生显著改变,影响基于密度梯度的纹影成像质量.同时,普通纹影为光程体积沿程积分,难以同二维燃烧场成像信息进行直接比较以开展燃烧与流动耦合研究.聚焦纹影技术可抑制燃烧室内高温引起的玻璃窗口折射率变化,并实现毫米级的急剧聚焦深度,获得二维流场结构,同时配合纳秒级脉宽Nd:YAG激光光源可冻结高超声速流场.在传统聚焦纹影系统基础上发展了激光诱导荧光聚焦纹影系统并应用于变Mach数超声速燃烧实验,创新点在于使用激光诱导荧光染料,以荧光作为光源消除原本激光光源中的相干噪声,同时发展了边缘增强图像处理方法.实验结果表明激光诱导荧光聚焦纹影系统及边缘增强图像处理方法能够有效消除激光光源相干噪声,捕捉二维超声速燃烧流场结构.      

冲击波进入抗道入口时流动过程的彩色纹影观测

用160×200~(mm)的方形激波管产生0.5kg/cm~2至4.3kg/cm~2的入射平面波,传入斜角为90°、60°、45°和26.5°四种地下拐折抗道重型。用单次闪光纹影照相、高速摄影机分幅纹影照相以及彩色纹影照相观测了冲击波进入抗道后的流动图案。试验拍摄到入射冲击波进入抗道后的波的绕射、反射和波后的旋涡,得到了抗道中新生平面冲击波形成位置和入口冲击波压力及抗道斜角之间的关系。     

纹影技术在直喷式柴油机燃烧过程研究中的应用

本文叙述了作者所设计建立的高速纹影摄影光路系统,给出了利用该系统所拍摄的纹影照片,并通过照片简单分析了柴油机缸内的喷雾和燃烧过程。结果表明,纹影技术是研究发动机缸内空气运动和喷雾燃烧过程的有效手段。     

10MHz速率2ns速度的时序脉冲光闸

建立在高速率、高功率双脉冲、序列脉冲激光光源基础上的高速纹影、高速动态全息,高速散斑测试技术.得到越来越多的应用。从这些技术对脉冲激光光源所提出的脉冲能量和相干性要求的两个方面考虑,一般来说,大致上可以把光源的脉冲宽度的下限和脉冲速率(对应于帧频)的上限定在1ns(毫微秒)和100ns是合适的。因为过窄的脉冲使相干性随之变坏,过高的速率(例如锁模激光器输出)很难提高其脉冲能量和改变其脉冲速率。     

方形彩色滤波片纹影技术及其在NACA0012机翼模型跨音速测试中的应用

纹影技术是一种流动显示的光学方法,它不仅可用来研究静止透明介质的物理或几何特性,还可用来研究火焰、燃烧、热传导、激波、爆炸和流动(汽体和液体)等高速流逝现象的物理特性。由于纹影技术的灵敏度高、设奋费用较低和调整方便,越来越多地被科技工作者应用。本文叙述了方形彩色滤波片纹影技术的基本原理,与普通的刀口黑     

高超音速流场中锥体边界层转捩图象的纹影显示及处理

边界层转换是气动力研究的一个令人关注的问题,给出模型物面流态对分析和应用试验数据都是十分有用的。用光学方法显示边界层能获得直观的图象,将其进行图象处理与分析计算后能得到一些定量的结果。本文介绍了一种大画幅纹影成象技术,该技术具有较高的显示灵敏度和摄影分辨率,能将原来的φ24(毫米)纹影图变成为φ110或更大。应用该技术,在气动中心五所高马赫数的激波风洞中,显示高超音速流场中锥体     

基于激光阴影照相系统的研究

针对目前高速弹丸飞行参数测量系统采用被动光源存在的光源能量利用率低、对环境敏感等问题,研究了一种组合式主动激光阴影照相系统。在对系统理论分析的基础上建立了高速弹丸的空间位置模型和2种测速模型。搭建了激光阴影照相系统试验平台,对系统设计的合理性进行了检验。试验结果表明:2种测速模型都能实现对弹丸飞行速度的测量,并且2种方法的对比误差比较小;弹丸空间位置在X轴方向的均方差为0.795 mm,在Z轴方向的均方差为0.496 mm。与纸靶的测量结果相比,偏离程度在1 mm范围内;该系统能够实现对弹丸飞行参数的测量。     

高速动光弹系统及其应用

高速动光弹仪是动态光弹性研究的有效诊断工具,主要用于记录各种结构在动载荷作用下,不同瞬间的应力条纹图像。研究应力波的传播规律,裂纹扩展过程,固体高速变形等。通常的动光弹仪为多火花式动光弹仪。国外也有采用静态光弹仪与转镜式高速分幅相机结合的系统。我们研究调试的动光弹系统,是在高速纹影系统中加入偏振光场,即静态光弹系统、纹影系统与转镜式高速分幅相机结合。在雷管动载荷作用下,应用高压脉冲氙灯光源,单色圆偏振光亮场,获得了不同光弹模型的清晰应力条纹图像。给出应力波的传播过程和孔附近产生的应力集中现象。该系统具有摄影频率高、曝光时间短、测试灵敏度高、适于强载荷、远距离研究大尺寸光弹模型,同时具有透射式和反射式光学系统等特点。从而为动态光。弹性研究提供了有效的测试技术和诊断系统。     

高超音速流场中锥体边界层转捩图象的纹影显示及处理

本文介绍了一种大画幅纹影成像技本,应用该技术,显示了高超音速流场中锥体边界层转捩。将所得到的纹影图象在显微密度计图象处理系统中进行处理与测量,并结合纹影法原理进行了分析计算,得到了边界层诸截面相对密度变化曲线以及边界层转捩位置等实验结果,该结果与有关气动理论和实践结果进行了比较。     

喷流压比对高超声速流场调制传递函数的影响

设计搭建了基于高超声速(Ma=6.0)炮风洞的气动光学地面试验平台,试验对象为带冷却喷流装置的光学头罩模型.利用高速摄像机并结合背景纹影技术获取了喷流压比为0、04、1.0、1.16和1.8五种状态下的光线偏折信息,结合几何光学传递函数理论获取了对应状态下流场的调制传递函数.试验结果表明,喷流压比增大使得流向和展向的调制传递函数包络面积减小,较大喷流压比下流向调制传递函数在2～4 lp/mm区间出现波动现象.     

二维全向偏折指示的彩色纹影技术

本文分析了刀口纹影技术显示高速流逝现象如火焰、燃烧、击波和流动等的局限性,并根据色度学颜色混合定律,设计了三色彩环滤波片代替典型纹影系统中的刀口,和用直径1毫米的小孔代替狭缝,获得了扰动场的彩色纹影图象。根据一次摄影得到的纹影象的色度变化可得到扰动场引起的光线偏折量,由此可对高速扰动场的物理特性作出简单可靠的定性评价和一定条件下可作出定量评价。文章通过实验,用直接摄影、刀口纹影、彩条彩色纹影和彩环彩色纹影四种方法,分别对代表稳定扰动场的透明不均匀材料和酒精灯火焰进行拍摄,并作了比较分析,得出彩环彩色纹影可在二维平面内的全向指示偏折量。     

高速纹影摄影在分隔式柴油机工作过程研究中的应用

本文报导了作者用高速彩色纹影摄影技术研究分隔式柴油机燃烧室内空气运动、混合气形成和燃烧过程的工作。全文分以下几个主要部分: 1、主要试验装置介绍 试验工作在一台经改装的S195型柴油机上进行。选用了640型彩色纹影仪,其主反射镜通光口径为150mm。摄影机为NACE-10型16mm旋转棱镜补偿式高速摄影机,数据分析在NAC—160B胶片运动分析仪上进行。     

气相爆轰波的高速摄影观测

文章介绍了利用转镜高速摄影机与纹影仪组成高速纹影摄影系统观测气相爆轰波的方法。     

双光程纹影法对火焰温度场的研究

通过手机载入一个黑色背景的白点图作为光源,制作出大小、亮度等参数均可连续调节的小而均匀的光源,利用该光源搭建了反射式双光程纹影系统。利用该系统定性地观察了手掌、电烙铁、吹风机、防风火机等的纹影图像,图像效果明显。用迭代法定量计算了防风火机的火焰流场的空气折射率梯度、气体密度和温度,得到的火焰温度与热电偶测量的温度符合较好。