专利名称：纹影准单色光源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于纹影光学成像技术领域，具体涉及一种新型纹影准单色光源装置。
背景技术：
当平行光线经过与其垂直方向有密度梯度的流场时会发生偏折，纹影系统光学成 像就是利用这一原理来实现对流场的观测。纹影系统的结构方式有很多种，但主要包括光 源系统(光源、狭缝、透镜、平面反射镜等)、纹影镜和成像系统(刀口、平面反射镜、相机或 CCD等)。纹影镜可采用大口径的凸透镜或凹面反射镜。纹影系统广泛应用在风洞、燃烧及 弹道等科学研究领域。针对高速燃烧流场(如爆燃、爆轰、超燃等)，传统的纹影系统光源主要有白光光 源和激光光源。采用白光光源，由于流场自发光，会干扰光源的成像质量，导致成像模糊。而 采用激光光源和滤光片，尽管能将燃烧流场自发光滤除，但由于激光具有很好的相干性，会 导致成像图上有很多的干涉条纹，明显影响成像质量。因此，为了提高高速燃烧流场的纹影 成像质量，迫切需要一种新型的纹影光源，即能消除燃烧流场自发光的影响，又能消除激光 所带来的干涉条纹影响。
发明内容在高速燃烧流场纹影光学成像时，为了避免采用白光光源时燃烧流场自发光的影 响，又能避免干涉条纹对纹影成像影响，本实用新型提供一种纹影准单色光源装置。具体的技术解决方案如下纹影准单色光源装置包括箱体7，箱体7内底面设有光具导轨6，所述光具导轨6 上由前至后同轴依次通过光具座设有光源3、凸透镜Al、凸透镜B2、凹透镜4和滤光片5，与 滤光片5相对应的一侧箱体7上设有通光孔8。所述光源的发光点位于凸透镜Al的焦点处；所述凸透镜Al的焦径比即焦距与直径之比不大于1 ；所述凸透镜Al与凸透镜B2之间的间距大于2倍凸透镜B2的焦距；所述凹透镜4位于凸透镜B2的焦点之前，并与凸透镜B2共焦点；所述凹透镜4的 直径为6 10mm，其焦径比小于或等于凸透镜B2的焦径比。 滤光片5带通光带宽为10-20nm，透过率大于50 %。 本实用新型的有益技术效果在于利用窄带准单色光代替了现有技术中的白光和 激光，克服了高速燃烧流场自发光和激光干涉条纹对纹影光学成像的影响，从而提高了纹 影成像质量。本实用新型采用透镜和滤光片为主要部件，相对于激光器来说，价格便宜。另 外，该发明便于调节，使用灵活，有利于使用者根据各自的需求进行调节，得到不同颜色的 准单色光，用于其它用途。
图1为本实用新型结构示意图，图2为本实用新型使用状态图。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地描述。实施例参见图1，纹影准单色光源装置包括箱体7，箱体7内底面安装有光具导轨6，光具 导轨6上由前至后通过光具座9依次排列安装有卤钨灯3、凸透镜Al、凸透镜B2、凹透镜4和 滤光片5，它们的光轴中心被设置在同一条光轴线上；光具座9能进行三坐标调节，即俯仰、 转动和升降，以便调整卤钨灯3的发光点、透镜、滤光片的高度，使各中心保持相同光轴。与 滤光片5相对应的一侧箱体7上开设有通光孔8。卤钨灯3的发光点位于凸透镜Al的焦点 处；凸透镜Al与凸透镜B2之间的间距为150mm ；凹透镜4位于凸透镜B2的焦点之前，并与 凸透镜B2共焦点；凹透镜4和滤光片5之间的间距为30mm ；滤光片5与通光孔8之间的间 距为20mm ；卤钨灯3的功率为50W ；凸透镜Al的直径为30mm，焦距为20mm ；凸透镜B2的直 径为30mm，焦距为60mm ；凹透镜4的直径为10mm，焦距为16mm ；滤光片5的中心波长600nm， 带宽15nm，透过率大于50%。卤钨灯3发出的光经过凸透镜Al、凸透镜B2和凹透镜4后形成平行光束，平行光 束最后经过一个窄带滤光片5从箱体侧壁上的通光孔8射出。将本实用新型应用于纹影系统时，见图2，形成的准单色光束直径为8mm。本实用 新型光源10的光在纹影系统中可以看作为类激光进行调节。即光源的光首先经过一个凸 透镜11 (直径为10mm，焦距为72mm)。形成的中心发散光经过纹影凹面反射镜12后射出平 行光，平行光经过高速爆轰流场14，再经过纹影凹面反射镜13汇聚，凹面反射镜12和纹影 凹面反射镜13参数完全相同，直径300mm，焦距3m。汇聚的光经过刀口 15后再经过另一片 滤光片17 (与前述滤光片参数完全相同)，成像于高速(XD16 (其拍摄频率lOOOfps，画幅像 数512 X 512)。实验结果表明，本实用新型准单色光源使用方便，质量优良，且能清晰地显示 出高速燃烧流场中密度的变化。实施例2 所用光源为氙灯，功率为500W ；凸透镜Al的直径为30mm，焦距为30mm ；凸透镜Al 与凸透镜B2之间的间距为180mm ；凹透镜4和滤光片5之间的间距为40mm ；滤光片5带通 光带宽为20nm。其它同实施例1。
权利要求纹影准单色光源装置，其特征在于包括箱体(7)，箱体(7)内底面设有光具导轨(6)，所述光具导轨(6)上由前至后同轴依次通过光具座设有光源(3)、凸透镜A(1)、凸透镜B(2)、凹透镜(4)和滤光片(5)，与滤光片(5)相对应的一侧箱体(7)上设有通光孔(8)。
2.根据权利要求1所述的纹影准单色光源装置，其特征在于所述光源的发光点位于 凸透镜A(I)的焦点处。
3.根据权利要求1所述的纹影准单色光源装置，其特征在于所述凸透镜A(I)的焦距 与直径之比不大于1。
4.根据权利要求1所述的纹影准单色光源装置，其特征在于所述凸透镜A(I)与凸透 镜B(2)之间的间距大于2倍凸透镜B(2)的焦距。
5.根据权利要求1所述的纹影准单色光源装置，其特征在于所述凹透镜(4)位于凸 透镜B (2)的焦点之前，并与凸透镜B (2)共焦点；所述凹透镜⑷的直径为6 10mm，其焦 径比小于或等于凸透镜B(2)的焦径比。
6.根据权利要求1所述的纹影准单色光源装置，其特征在于所述滤光片(5)带通光 带宽为10-20nm，透过率大于50%。
专利摘要本实用新型涉及纹影光学成像的准单色光源装置。该装置包括箱体，箱体内底面的光具导轨上由前至后通过光具座依次排列安装有光源、凸透镜A、凸透镜B、凹透镜和滤光片，它们的光轴中心被设置在同一条光轴线上；与滤光片相对应的一侧箱体上开设有通光孔。本实用新型的有益技术效果在于利用窄带准单色光代替了现有技术中的白光和激光，克服了高速燃烧流场自发光和激光干涉条纹对纹影成像的影响，从而提高了纹影成像质量。本实用新型采用透镜和滤光片为主要部件，相对于激光器来说，价格便宜。另外，该实用新型便于调节，使用灵活，有利于使用者根据各自的需求进行调节，得到不同颜色的准单色光，用于其它用途。
文档编号G02B27/54GK201754206SQ20102017917
公开日2011年3月2日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者王昌建, 陆守香 申请人:中国科学技术大学