一种环形光阑的制作方法

本发明属于热流传感器标定技术领域，具体涉及一种环形光阑。

背景技术：

弧光灯热流标定系统属于高精度可溯源热流传感器标定系统的高热流标定环节。能够对测热模型的热流传感器进行标定，校准传感器，从而提高传感器的测试精度。目前该系统已成功应用于航空航天部门的热流传感器标定，试验参数运行良好，当热流密度需求为400KW/m²～10MW/m²时均匀度优于3％，稳定度优于1％，满足标定要求。但由于弧光灯稳定运行电源功率最低只能调到1.5KW，在保证积分器出口有均匀、稳定且有效面积足够大的辐照面的前提下，最低热流只能勉强达到300KW/m²。另外，低热流标定环节(黑体炉标定系统)能提供的最高热流密度只能到100KW/m²，即100KW/m²～400KW/m²的热流源还属于空白。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种环形光阑，能够有效减小弧光灯热流标定系统提供的热流源密度。

本发明是这样实现的：

一种环形光阑，包括光阑部件；所述的光阑部件由内、外两个同心圆环共同构成，内部圆环为遮光环，外部圆环为固定环；遮光环与固定环之间均布有多个连接杆，用于连接固定环与遮光环；在固定环的圆周上均布有多个螺纹孔；遮光环用于遮挡相应区域的光斑，从而降低辐照度；固定环用于将遮光环进行固定和冷却。

如上所述的遮光环的外径为60-80mm；连接杆和螺纹孔各有四个。

如上所述的光阑部件整体采用紫铜材料制成。

环形光阑还包括水冷外壳；水冷外壳整体为圆环形板状；在内圆的外侧，板状材料的内部开设有四条呈四边形的水冷通道；四条水冷通道分别在水冷外壳的侧面开孔，用于冷却水的进入和流出；在内圆的内壁上设置有圆环形凸台，凸台的前端面均布有多个安装孔，与光阑部件固定环上的螺纹孔相对应，用于固定光阑部件；光阑部件安装在水冷外壳的内圆中，水冷外壳通过冷却水的通入实现对光阑部件的冷却。

在水冷通道的四个开孔中，相邻的开孔一个打开，一个堵死，即一组相对的开孔打开，另一组相对的开孔堵死，冷却水流经内圆的四周，实现对光阑部件的冷却。

如上所述的水冷外壳整体采用黄铜材料制成。

本发明的有益效果是：

本发明的环形光阑不但能较大程度的降低热流密度，达到热流源密度100KW/m²以下的要求，还能提高热流源的均匀性。

附图说明

图1是本发明的一种环形光阑的光阑部件的主视图；

图2是本发明的一种环形光阑的光阑部件的A向剖视图；

图3是本发明的一种环形光阑的水冷外壳的主视图；

图4是本发明的一种环形光阑的水冷外壳的A向剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

如图1和图2所示，一种环形光阑，包括光阑部件。所述的光阑部件由内、 外两个同心圆环共同构成，内部圆环为遮光环，外部圆环为固定环。遮光环与固定环之间均布有多个连接杆，用于连接固定环与遮光环。在固定环的圆周上均布有多个螺纹孔。遮光环用于遮挡相应区域的光斑，从而降低辐照度。固定环用于将遮光环进行固定和冷却。

在本实施例中，遮光环的外径为60-80mm。连接杆和螺纹孔各有四个。光阑部件整体采用紫铜材料制成。

如图3和图4所示，本发明的环形光阑还包括水冷外壳。水冷外壳整体为圆环形板状。在内圆的外侧，板状材料的内部开设有四条呈四边形的水冷通道。四条水冷通道分别在水冷外壳的侧面开孔，用于冷却水的进入和流出。在内圆的内壁上设置有圆环形凸台，凸台的前端面均布有多个安装孔，与光阑部件固定环上的螺纹孔相对应，用于固定光阑部件。光阑部件安装在水冷外壳的内圆中，水冷外壳通过冷却水的通入实现对光阑部件的冷却。

在本实施例中，在水冷通道的四个开孔中，相邻的开孔一个打开，一个堵死，即一组相对的开孔打开，另一组相对的开孔堵死，冷却水流经内圆的四周，实现对光阑部件的冷却。水冷外壳整体采用黄铜材料制成。

本发明的设计方法如下：

1.仿真模型的建立。

弧光灯热流标定系统的光路模型是基于Light-tools光学仿真软件建立，如包括氙灯模型、旋转椭球反光镜、通道式反射积分器和接收器。所有光学元件必须共轴(椭球镜的长轴)，氙灯位于椭球镜第一焦点，积分器入口位于第二焦点，接收器位于积分器出口。

2.光阑的仿真设计。

在两个焦点的不同位置，放上若干个接收器，观察光斑能量在径向上的分 布。在距离第二焦点120mm处的光斑分布呈弱-强-弱的分布特点。在φ²⁰mm到φ⁴⁰mm的区域辐照度较强，试图把这个区域的光挡住，不让其进入积分器，那积分器出口的辐照度将会大幅衰减，而且去掉这一尖峰环，有利于获取更好的均匀性。

为此，借助仿真模型设计了一类环型光阑，并置于距离第二焦点120mm处。共计3个型号，其区别是中间遮光圆环的外径不同，I号中间环的外径为φ⁶⁰mm，II号B为φ⁷⁰mm，III号为φ⁸⁰mm。使用该光阑仿真得到其辐照度下降了约6倍，且均匀性得到了进一步提高。

3.光阑的试验验证。

通过仿真得到添加了3种环型光阑后在试验中测得的热流曲线。当输入电功率约1.5KW(50A，29.4V)，添加I号光阑时不均匀度为2.6％，平均辐照度为60.1KW/m²；添加II号光阑时不均匀度为2.4％，平均辐照度为39.2KW/m²；添加III号光阑时不均匀度为2.4％，平均辐照度为24.6KW/m²。

试验表明这种环形光阑不但能较大程度的降低热流密度，达到热流源密度100KW/m²以下的要求，还能提高热流源的均匀性。

上面结合实施例对本发明的实施方法作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明说明书中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。