纹影仪拍摄流场原理

纹影仪拍摄流场原理

今天带大家了解一下光学纹影系统成像原理——纹影仪，纹影仪是利用面镜和透镜，纹影摄影技术可以拍到平时肉眼看不到的气流形态。它的原理是利用气体密度的变化，导致折射率变化，使光的传播受到扰动，进而将不可看见的气流变化，转化成可以被看见的图像。

1. 纹影仪

纹影仪光路图

实验使用的纹影仪属于反射式平行光纹影仪，反射式的光学成像带有轴外光线成像造成的慧差和像散两类相差，采用“Z”形光路布置，并调整刀口，可以减少或消除这两类像差。

2. 纹影仪

纹影仪是根据光线通过不同密度的气流而产生的角偏转来显示其折射率，是一种测量光线微小偏转角的装置。它将流场中密度梯度的变化转变为记录平面上相对光强的变化，使可压缩流场中的激波、压缩波等密度变化剧烈的区域成为可观察、可分辨的图像。

3. 纹影系统调节

光路

点光源由灯泡和凸透镜组成，聚焦光束经过平面反射1反射到凹面反射镜1上，光程为凹面反射镜的焦距2.6m，平行光经过隔离段入射到另一边的凹面反射镜2，它将光束反射到平面反射镜2，再反射到摄像机。

调节步骤

调整凹透镜和隔离段的水平位置，使两凹面反射镜的中心线与隔离段中心线在同一水平面上；

打开电灯，调节凸透镜及平面反射镜1的位置，使聚焦光束到凹面反射镜的距离为2.6m；

调节凹面反射镜1的俯仰度，使反射光照在凹面反射镜2的中间位置；

调节凹面反射镜2的俯仰度以及平面反射镜2的位置，使平面镜能将光反射到照相机上；

调整照相机的位置以获取适当的图像质量。

注意事项

凹面反射镜1、2的水平中心线与隔离段中心线必须在一个平面上，这是难点所在，可利用水平仪，激光等设备辅助调节。

保证凹面反射镜1和2上的光斑（圆）一样大,，即光线平行。

点光源入射路线与反射路线需成等腰三角形构造，这要求平面反射镜1的角度需适中。

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