多用途的陰影、 紋影儀
紋影儀（schlieren system）是2005年公布的航天科學(xué)技術(shù)名詞。
在工程熱物理和流體力學(xué)領(lǐng)域中 , 應(yīng)用光學(xué)顯示技術(shù)研究氣流的速度場(chǎng)、濃度場(chǎng)、溫度場(chǎng)是很重要的 , 其中使用普遍的是紋影、 陰影系統(tǒng) 。
基本原理及改進(jìn)設(shè)計(jì)思想
紋影法是用刀口切割光源象。 如圖 , 由光源發(fā)出的一束平行光線 , 在通過(guò)氣流密度不均 勻的測(cè)試段時(shí) , 光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)如圖中虛線所示 , 位于焦點(diǎn) 處的刀口切 割光源象的程度與流場(chǎng)的折射率梯度有關(guān) , 這樣 , 由屏上的光強(qiáng)分布與流場(chǎng)中光析射率一階導(dǎo)數(shù)的關(guān)系 , 求出流場(chǎng)的密度分布 。
若用金屬刀口 , 則在光屏上顯示光強(qiáng) 的明暗分布。 若用一種彩色濾光片取代金屬刀口 , 則在屏上呈現(xiàn)出色彩分明的圖 象 。 由于人眼對(duì)彩色的分辨率 比光強(qiáng)明暗反差更敏感 , 這樣就更有利于實(shí)驗(yàn)觀察和定性分析。
我們的改進(jìn)對(duì)象是一臺(tái)全機(jī)固定的黑白紋影儀 , 只能作豎直方向的切割 , 使用很不方便 , 而且利用率低 。 為了使它使用靈活 , 更適合于多方面的實(shí)驗(yàn)分析 , 我們使用了“ 盒"式的結(jié)構(gòu)—導(dǎo)軌。
導(dǎo)軌整體的外形如圖 , 操縱手輪帶 動(dòng)刀口在左右方向上有微小移動(dòng) , 使刀口邊緣正切于焦點(diǎn)上 。兩個(gè)槽片夾住刀口如圖 , 槽片上下兩端形成凹槽加工要求 很光滑 , 與導(dǎo)軌上的凸臺(tái)相嵌合, 并能靈活地滑動(dòng) 。
槽片之間 , 可以裝上金屬刀口 , 仍舊可作為黑白紋影儀 , 裝上彩色濾光片成為彩色紋影儀 , 也可以裝上棱鏡 , 制成紋影干涉儀 , 亦可做激光紋影儀等等 。
當(dāng)我們想進(jìn)行某個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí) , 只需取用相應(yīng)的導(dǎo)軌 , 播入前套筒如圖的長(zhǎng)方形孔中 , 調(diào)節(jié)觀測(cè)即可 。
經(jīng)這一 改進(jìn) , 該儀器用途增多 , 使用更簡(jiǎn)便 , 應(yīng)用更廣泛 , 給教學(xué)與實(shí)驗(yàn)研究帶來(lái)不少方便 。
紋形儀的使用與調(diào)節(jié)以彩色紋影調(diào)節(jié)為例
先將光源狹縫寬度調(diào)節(jié)到略窄于彩色濾光 片中心蘭色窄條的寬度 。 然后取裝有彩色濾光片的導(dǎo)軌插入前套筒 , 同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)前套筒 , 使光屏上全部都為蘭色 , 表明濾光片蘭色窄條與狹縫平行 , 用螺釘 將前套筒和導(dǎo)軌鎖 緊 , 儀器調(diào)節(jié)好 , 可以進(jìn)行觀察 。
轉(zhuǎn)動(dòng)前套簡(jiǎn) , 相應(yīng)改變狹縫方向 , 可以在任意方向進(jìn)行切割 。 作黑白紋影時(shí) , 轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 , 可以調(diào)節(jié)刀口切割的程度。 除去刀口 , 即成陰影儀 。
對(duì)于青銅多孔性材料 模擬液滴燃燒的測(cè)試方法研究及初步實(shí)驗(yàn)
研究燃燒對(duì)有效地利用能源 , 具有重要的意義 。 本文針難利用青銅多孔性材料模擬液滴燃燒的側(cè)試方法進(jìn)行了初步的探討和實(shí)驗(yàn)分析。
現(xiàn)階段 , 在熱物理領(lǐng)域內(nèi), 從測(cè)試技術(shù)上講 , 對(duì)于 同時(shí)測(cè)定熱質(zhì) 兩種參數(shù) , 尚無(wú)完善的方法 。 熱電偶測(cè)溫與氣相色譜分析濃度同屬于接觸式方法 , 因而干擾誤差較大。
光學(xué)方法 (Mach-Zehnder干 涉 儀)雖無(wú) 干 擾 , 但只能測(cè)得一種參數(shù) 。有人提出用雙波長(zhǎng)干涉法解決兩種參數(shù)測(cè)量問(wèn)題 。 但由于設(shè)備限制及方程獨(dú)立性問(wèn)題 , 此法也難以奏效 。
為了有效地測(cè)量本模型中的溫度場(chǎng)與濃度場(chǎng) , 我們提出了三個(gè)基本方案 , 并對(duì)方案進(jìn)行了理論分析 , 且利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)手段對(duì)方案進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)論證 。
基本原理
一 光學(xué) Mach-Zehnder一 干涉法
對(duì)于氣體介質(zhì) , 其 溫度 、 壓力、 濃度 、 馬赫數(shù)等狀態(tài)參數(shù)與密度有確切的關(guān)系 。 而氣體折射率又是密度的函數(shù) 。 因而 , 將 一束光分成兩束后 , 分別通過(guò)擾動(dòng)區(qū)與未擾動(dòng)區(qū) , 這樣就會(huì)產(chǎn)生光程差 , 相聚后產(chǎn)生干涉條紋。
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