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一種氣體噴射流場的測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氣體噴射流場的測量方法。利用沃拉斯頓棱鏡光學(xué)元件組成差分干涉測量系統(tǒng)，對測試段空間流場中心剖面成像，采集氣流噴射前和氣流噴射時任一時刻的帶有載波條紋的差分干涉條紋圖，進而獲得全場的條紋級數(shù)分布和流體光學(xué)折射率梯度，還可以同時獲得流體的密度梯度場，密度場，溫度場，溫度梯度場；本發(fā)明提出的條紋圖的分析和處理方法，可以基本上消除差分干涉系統(tǒng)本身引進的實驗誤差；防震要求低，應(yīng)用便利，克服了流場不穩(wěn)定帶來的問題。
【專利說明】一種氣體噴射流場的測量方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體噴射流場的測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]噴射流場的測定在流程工業(yè)、航空等相關(guān)領(lǐng)域中有著非常重要的應(yīng)用，與逐點、接觸式的檢測技術(shù)相比較，光學(xué)流動顯示技術(shù)有許多優(yōu)點:1)能以圖像的方式給出全場信息，不僅信息容量大，而且信息顯示直觀；2)光線傳播十分迅速，能用于流場的動態(tài)測量；3)沒有機械探頭，對待測的流場沒有干擾作用。
[0003]經(jīng)典干涉法和電子散斑干涉法等光學(xué)干涉技術(shù)，通過測量光程差改變，進而測定流體折射率，從而求出流體密度或溫度的空間分布。但光學(xué)干涉法需要借助參考光束才能實現(xiàn)，因此對光學(xué)系統(tǒng)有很高的防震要求。此外，利用光學(xué)干涉技術(shù)進行流場瞬態(tài)檢測，必須分析和處理大量的干涉條紋圖，但由于流場的不穩(wěn)定性，通常的相移檢測系統(tǒng)很難利用，而實時相移系統(tǒng)不僅復(fù)雜，而且價格昂貴。
[0004]沃拉斯頓棱鏡能產(chǎn)生兩束彼此分開的、振動方向互相垂直的線偏振光，利用沃拉斯頓棱鏡、偏振調(diào)節(jié)器、準(zhǔn)直鏡、擴束鏡等光學(xué)元件組成差分干涉測量系統(tǒng)，在測試段空間內(nèi)，對需要檢測的流場剖面成像，在像平面內(nèi)形成相互錯位一個微小距離的兩幅光場，且互相干涉形成干涉條紋圖。該系統(tǒng)不需要參考光束，光學(xué)系統(tǒng)緊湊，防震要求低。根據(jù)條紋圖所反映的流體光學(xué)折射率梯度，可進一步求出噴射氣體的密度梯度、密度、溫度等參數(shù)的空間分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種氣體噴射流場的測量方法。
[0006]一種氣體噴射流場的測量方法，步驟如下:
[0007]I)利用沃拉斯頓棱鏡等光學(xué)元件組成差分干涉測量系統(tǒng)，對測試段空間流場中心剖面成像，采集氣流噴射前和氣流噴射時任意時刻的帶有載波條紋的差分干涉條紋圖；
[0008]2)根據(jù)步驟I)所述的帶有載波條紋的差分干涉條紋圖，利用如下公式計算差分干涉條紋相對漂移量Λ S/S:
【權(quán)利要求】
1.一種氣體噴射流場的測量方法，其特征在于，步驟如下: 1)利用沃拉斯頓棱鏡光學(xué)元件組成差分干涉測量系統(tǒng)，對測試段空間流場中心剖面成像，采集氣流噴射前和氣流噴射時任一時刻的帶有載波條紋的差分干涉條紋圖； 2)根據(jù)步驟I)所述的帶有載波條紋的差分干涉條紋圖，利用如下公式計算差分干涉條紋相對漂移量Λ S/S:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體噴射流場的測量方法，其特征在于，步驟I)所述的采集具體如下: .1.0記錄氣體噴射前的流場中心剖面干涉條紋圖一稱為擾動前條紋；.1.2)氣體開始噴射后，記錄任一時刻的流場中心剖面干涉條紋圖一稱為擾動后條紋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體噴射流場的測量方法，其特征在于，步驟2)所述的公式(1)中的Λ N獲取如下: .2.1)提取擾動如和擾動后條紋圖的每條條紋中心線； .2.2)設(shè)定條紋中心線對應(yīng)的條紋級數(shù)，運用數(shù)值插值方法確定出圖像每個像素點對應(yīng)的條紋級數(shù)，從而得到載波曲面和擾動曲面； .2.3)將載波曲面和擾動曲面相減，得到全場實際條紋級數(shù)分布Λ N。
【文檔編號】G01N21/45GK103940779SQ201410146590
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月13日
【發(fā)明者】韓九林 申請人:浙江大學(xué), 韓九林