本實用新型涉及反射式紋影系統(tǒng)，具體地指一種可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

定容燃燒彈是模擬發(fā)動機內(nèi)氣缸活塞接近于上止點燃燒過程的實驗裝置，高速紋影系統(tǒng)利用燃料燃燒時定容燃燒彈內(nèi)流體密度不同從而對通過的光產(chǎn)生不同的折射效果，通過的平行光在經(jīng)過一端玻璃窗口在定容燃燒彈內(nèi)折射經(jīng)過另一端玻璃窗口最終使得高速攝像機捕捉定容燃燒彈內(nèi)的球形火焰?zhèn)鞑サ倪^程。

傳統(tǒng)反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)采用的是鹵鎢燈或者氙氣燈作為光源，耗電量大、產(chǎn)熱量大，散熱處理不好容易光衰，使得輸出的光的效果不穩(wěn)定影響實驗精度，同時產(chǎn)生的高熱量也容易使得后面的聚光鏡發(fā)生形變影響實驗精度。此外，由于實驗室中用的光源都是復(fù)色光，在傳統(tǒng)的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)中聚光鏡都采用球面的凸透鏡，復(fù)色光在經(jīng)過凸透鏡折射后由于各種顏色的光的折射率不同從而會產(chǎn)生色差現(xiàn)象，使得光線的最外圈會有彩色的光圈，在研究定容彈內(nèi)的球形火焰的層流燃燒速度時需要測量最終投射在高速攝像機中的球形火焰圖像的半徑，如果折射時產(chǎn)生色差現(xiàn)象，最后的高速攝像機通過紋影系統(tǒng)拍攝到的球形火焰半徑就會與定容燃燒彈中的真實實驗的球形火焰的半徑有所偏差，從而最終計算的球形傳播火焰的參數(shù)也會與真實的球形傳播火焰的參數(shù)有所偏差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是要提供一種可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)，該反射式紋影系統(tǒng)將傳統(tǒng)紋影系統(tǒng)中的聚光鏡由原來的單個凸透鏡改進為由兩個凸透鏡和一個凹透鏡組合而成 的聚光鏡組，該聚光鏡組可以矯正復(fù)色光在經(jīng)過透鏡折射時產(chǎn)生的色差現(xiàn)象，從而能夠更準(zhǔn)確的獲得定容燃燒彈內(nèi)真實的球形火焰?zhèn)鞑フ掌?/p>

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所設(shè)計的可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)，包括沿光路依次設(shè)置的光源、光纖、聚光鏡組、狹縫裝置、第一反射鏡、準(zhǔn)直鏡、定容燃燒彈、紋影鏡、第二反射鏡、刀口和高速攝像機，所述光纖的光輸入端與光源連接，所述光纖的光輸出端與聚光鏡組連接，所述聚光鏡組的焦點與準(zhǔn)直鏡經(jīng)過第一反射鏡反射后的焦點在狹縫裝置處重合，將狹縫置于聚光鏡組的焦點與準(zhǔn)直鏡經(jīng)過第一反射鏡反射后的焦點的重合處是為了更便于調(diào)節(jié)投射到定容彈中的光線的多少，即便于調(diào)節(jié)光源的大小，所述刀口位于紋影鏡經(jīng)過第二反射鏡反射后的焦點處，這樣布置是為了便于調(diào)節(jié)投射到高速攝像機中的光線的多少。

進一步地，所述聚光鏡組由沿光路依次設(shè)置的第一凸透鏡、第一凹透鏡和第二凸透鏡組成，所述第一凸透鏡、第一凹透鏡、第二凸透鏡三者之間的距離可調(diào)，這樣通過調(diào)節(jié)三個透鏡之間的距離來適應(yīng)不同的光源，有利于矯正了復(fù)色光在經(jīng)過透鏡后產(chǎn)生的色差，從而能夠更準(zhǔn)確的獲得定容燃燒彈內(nèi)真實的球形火焰?zhèn)鞑フ掌?/p>

進一步地，所述聚光鏡組安裝在聚光鏡組鏡筒內(nèi)，所述聚光鏡組鏡筒包括第一凸透鏡鏡筒、第一凹透鏡鏡筒和第二凸透鏡鏡筒；所述第一凸透鏡鏡筒的一端內(nèi)圈設(shè)有用于嵌合第一凸透鏡的第一環(huán)形凹槽，所述第一凹透鏡鏡筒沿軸向設(shè)有用于固定第一凹透鏡的內(nèi)腔，所述第二凸透鏡鏡筒的一端內(nèi)圈設(shè)有用于嵌合第二凸透鏡的第二環(huán)形凹槽；所述第一凹透鏡鏡筒的一端與第一凸透鏡鏡筒具有第一環(huán)形凹槽的一端通過螺紋連接，所述第一凹透鏡鏡筒的另一端與第二凸透鏡鏡筒具有第二環(huán)形凹槽的一端通過螺紋連接。這樣，各個鏡筒通過螺紋連接，通過鏡筒之間旋進的程度來矯正不同情況的色差現(xiàn)象，避免了在調(diào)節(jié)透鏡過程中手直接接觸鏡面弄臟鏡面，同時調(diào)節(jié)鏡面之間的 距離也可以更穩(wěn)定。重要的是，在聚光鏡組中，當(dāng)凸透鏡鏡筒完全旋進凹透鏡鏡筒內(nèi)時，此時的凸透鏡和凹透鏡的距離等于0。

進一步地，所述第一環(huán)形凹槽、第二環(huán)形凹槽和內(nèi)腔內(nèi)均設(shè)有環(huán)形限位圈。這樣，有利于防止透鏡被鏡筒劃損或者壓碎，且便于透鏡的清洗和更換。

再進一步地，所述狹縫裝置為孔徑可調(diào)的環(huán)形狹縫裝置，這樣在調(diào)試紋影系統(tǒng)時令狹縫孔徑為0，能更準(zhǔn)確和更方便的確定聚光鏡組的焦點，在實驗時可以通過調(diào)節(jié)狹縫孔徑的大小來確定所需要光源的大小。

更進一步地，所述光源為LED-光源，耗能低、不容易發(fā)熱，與聚光鏡組之間采用光纖傳輸光，光纖柔性好，使得光源方便任意移動，將光源與聚光鏡組隔離開來，避免了光源發(fā)出的熱量使得透鏡組變形從而影響實驗的效果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點：

其一，本實用新型采用聚光鏡組對現(xiàn)有的聚光鏡進行了改進，矯正了復(fù)色光在經(jīng)過聚光鏡透鏡后而產(chǎn)生的色差，從而能夠更準(zhǔn)確的獲得定容燃燒彈內(nèi)真實的球形火焰?zhèn)鞑フ掌星蛐蝹鞑セ鹧娴陌霃健?/p>

其二，本實用新型在聚光鏡組和第一面反射鏡之間安裝了一個可調(diào)節(jié)孔徑大小的狹縫裝置，這樣在調(diào)試紋影系統(tǒng)時就能更容易、更準(zhǔn)確的確定聚光鏡組折射后的光線的焦點位置，在實驗中也能通過調(diào)節(jié)孔徑的大小來方便的調(diào)節(jié)光源的大小。

其三，本實用新型的光源采用耗能低、不易發(fā)熱的LED-光源，與聚光鏡組之間采用光纖傳輸光，光纖柔性好，使得光源方便任意移動，將光源與聚光鏡組隔離開來，避免了光源發(fā)出的熱量使得聚光鏡組變形，使得聚光鏡組矯正色差能力變?nèi)酰瑥亩绊憣嶒灥男Ч?/p>

附圖說明

圖1為一種可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中聚光鏡組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中聚光鏡組鏡筒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1中狹縫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：光源1、光纖2、聚光鏡組3、狹縫裝置4、第一反射鏡5、準(zhǔn)直鏡6、定容燃燒彈7、紋影鏡8、第二反射鏡9、刀口10、高速攝像機11、第一凸透鏡12.1、第二凸透鏡12.2、第一凹透鏡13.1、聚光鏡組鏡筒14、第一凸透鏡鏡筒14.1、第一凹透鏡鏡筒14.2、第二凸透鏡鏡筒14.3、第一環(huán)形凹槽15.1、第二環(huán)形凹槽15.2、內(nèi)腔16、環(huán)形限位圈17。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細(xì)說明。

圖中所示的可矯正色差的反射式定容燃燒彈高速攝像紋影系統(tǒng)，包括沿光路依次設(shè)置的光源1、光纖2、聚光鏡組3、狹縫裝置4、第一反射鏡5、準(zhǔn)直鏡6、定容燃燒彈7、紋影鏡8、第二反射鏡9、刀口10和高速攝像機11；光源1為LED-光源，光纖2的光輸入端與光源1連接，光纖2的光輸出端與聚光鏡組3連接，聚光鏡組3的焦點與準(zhǔn)直鏡6經(jīng)過第一反射鏡5反射后的焦點在狹縫裝置4處重合，這樣可以通過調(diào)節(jié)狹縫裝置4的孔徑大小來調(diào)節(jié)光源大小，也能在調(diào)試紋影系統(tǒng)時能更方便、更準(zhǔn)確的確定聚光鏡組的焦點，刀口10位于紋影鏡8經(jīng)過第二反射鏡9反射后的焦點處，這樣可以通過調(diào)節(jié)刀口10的孔徑來確定最后投射到高速攝像機11中的圖像的大小。

上述技術(shù)方案中，聚光鏡組3由沿光路依次設(shè)置的第一凸透鏡12.1、第一凹透鏡13.1和第二凸透鏡12.2組成，第一凸透鏡12.1、第一凹透鏡13.1、第二凸透鏡12.2三者之間的距離可調(diào)，這樣通過調(diào)節(jié)第一凸透鏡12.1、第一凹透鏡13.1和第二凸透鏡12.2的距離來矯正不同光源發(fā)出光線產(chǎn)生的色差。

上述技術(shù)方案中，聚光鏡組3安裝在聚光鏡組鏡筒14內(nèi)，聚光鏡組鏡筒14包括第一凸透鏡鏡筒14.1、第一凹透鏡鏡筒14.2和第二 凸透鏡鏡筒14.3；第一凸透鏡鏡筒14.1的一端內(nèi)圈設(shè)有用于嵌合第一凸透鏡12.1的第一環(huán)形凹槽15.1，第一凹透鏡鏡筒14.2沿軸向設(shè)有用于固定第一凹透鏡13.1的內(nèi)腔16，第二凸透鏡鏡筒14.3的一端內(nèi)圈設(shè)有用于嵌合第二凸透鏡12.2的第二環(huán)形凹槽15.2；第一凹透鏡鏡筒14.2的一端與第一凸透鏡鏡筒14.1具有第一環(huán)形凹槽15.1的一端通過螺紋連接，第一凹透鏡鏡筒14.2的另一端與第二凸透鏡鏡筒14.3具有第二環(huán)形凹槽15.2的一端通過螺紋連接。將各個透鏡安裝在各自所對應(yīng)的鏡筒中，各個鏡筒通過螺紋連接，通過鏡筒之間旋進的程度來矯正不同情況的色差現(xiàn)象，避免了在調(diào)節(jié)透鏡過程中手直接接觸鏡面弄臟鏡面，同時調(diào)節(jié)鏡面之間的距離也可以更穩(wěn)定。重要的是，在聚光鏡組中，當(dāng)凸透鏡鏡筒完全旋進凹透鏡鏡筒內(nèi)時，此時的凸透鏡和凹透鏡的距離等于0。

上述技術(shù)方案中，第一環(huán)形凹槽15.1、第二環(huán)形凹槽15.2和內(nèi)腔16內(nèi)均設(shè)有環(huán)形限位圈17，通過環(huán)形限位圈17固定有利于防止透鏡被劃損或被壓碎，且便于透鏡的清洗和更換。

上述技術(shù)方案中，狹縫裝置4為孔徑可調(diào)的環(huán)形狹縫裝置，確定聚光鏡組3的焦點時，將狹縫裝置4的孔徑調(diào)為0，當(dāng)投射到狹縫裝置4上的是一個明亮的光斑時，狹縫裝置4所在的位置為聚光鏡組3的焦平面。

本實用新型的工作過程：首先，光源1發(fā)出的光經(jīng)過光纖2傳輸至聚光鏡組3，調(diào)節(jié)聚光鏡組3各個透鏡之間的距離，使得最后投射在狹縫裝置4上在光的最外圈沒有彩色的光圈，再將狹縫裝置4的孔徑調(diào)為0，調(diào)節(jié)狹縫裝置4與聚光鏡組3的距離，使得狹縫裝置4處的是一個明亮的光斑，此時狹縫裝置4所在的面為聚光鏡組3的焦平面，狹縫裝置4處的是點光源；接著，點光源由聚光鏡組3的焦點處發(fā)出后，經(jīng)過第一面反射鏡5反射后投射到準(zhǔn)直鏡6，經(jīng)過準(zhǔn)直鏡6反射后的光形成混色均勻的平行光投射到定容燃燒彈7內(nèi)；然后，定容燃燒彈7內(nèi)被測區(qū)燃燒，形成球形火焰，流體擾動，折射率發(fā)生變 化，平行光經(jīng)過被測區(qū)域到達紋影鏡8，經(jīng)過紋影鏡8反射后的光線經(jīng)過第二面反射鏡9反射后通過刀口10，最后在高速照相機11上成像。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。