一种气体喷射流场的测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种气体喷射流场的测量方法。利用沃拉斯顿棱镜光学元件组成差分干涉测量系统，对测试段空间流场中心剖面成像，采集气流喷射前和气流喷射时任一时刻的带有载波条纹的差分干涉条纹图，进而获得全场的条纹级数分布和流体光学折射率梯度，还可以同时获得流体的密度梯度场，密度场，温度场，温度梯度场；本发明提出的条纹图的分析和处理方法，可以基本上消除差分干涉系统本身引进的实验误差；防震要求低，应用便利，克服了流场不稳定带来的问题。
【专利说明】一种气体喷射流场的测量方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气体喷射流场的测量方法。
【背景技术】
[0002]喷射流场的测定在流程工业、航空等相关领域中有着非常重要的应用，与逐点、接触式的检测技术相比较，光学流动显示技术有许多优点:1)能以图像的方式给出全场信息，不仅信息容量大，而且信息显示直观；2)光线传播十分迅速，能用于流场的动态测量；3)没有机械探头，对待测的流场没有干扰作用。
[0003]经典干涉法和电子散斑干涉法等光学干涉技术，通过测量光程差改变，进而测定流体折射率，从而求出流体密度或温度的空间分布。但光学干涉法需要借助参考光束才能实现，因此对光学系统有很高的防震要求。此外，利用光学干涉技术进行流场瞬态检测，必须分析和处理大量的干涉条纹图，但由于流场的不稳定性，通常的相移检测系统很难利用，而实时相移系统不仅复杂，而且价格昂贵。
[0004]沃拉斯顿棱镜能产生两束彼此分开的、振动方向互相垂直的线偏振光，利用沃拉斯顿棱镜、偏振调节器、准直镜、扩束镜等光学元件组成差分干涉测量系统，在测试段空间内，对需要检测的流场剖面成像，在像平面内形成相互错位一个微小距离的两幅光场，且互相干涉形成干涉条纹图。该系统不需要参考光束，光学系统紧凑，防震要求低。根据条纹图所反映的流体光学折射率梯度，可进一步求出喷射气体的密度梯度、密度、温度等参数的空间分布。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种气体喷射流场的测量方法。
[0006]一种气体喷射流场的测量方法，步骤如下:
[0007]I)利用沃拉斯顿棱镜等光学元件组成差分干涉测量系统，对测试段空间流场中心剖面成像，采集气流喷射前和气流喷射时任意时刻的带有载波条纹的差分干涉条纹图；
[0008]2)根据步骤I)所述的带有载波条纹的差分干涉条纹图，利用如下公式计算差分干涉条纹相对漂移量Λ S/S:
【权利要求】
1.一种气体喷射流场的测量方法，其特征在于，步骤如下: 1)利用沃拉斯顿棱镜光学元件组成差分干涉测量系统，对测试段空间流场中心剖面成像，采集气流喷射前和气流喷射时任一时刻的带有载波条纹的差分干涉条纹图； 2)根据步骤I)所述的带有载波条纹的差分干涉条纹图，利用如下公式计算差分干涉条纹相对漂移量Λ S/S:
2.根据权利要求1所述的气体喷射流场的测量方法，其特征在于，步骤I)所述的采集具体如下: .1.0记录气体喷射前的流场中心剖面干涉条纹图一称为扰动前条纹；.1.2)气体开始喷射后，记录任一时刻的流场中心剖面干涉条纹图一称为扰动后条纹。
3.根据权利要求1所述的气体喷射流场的测量方法，其特征在于，步骤2)所述的公式(1)中的Λ N获取如下: .2.1)提取扰动如和扰动后条纹图的每条条纹中心线； .2.2)设定条纹中心线对应的条纹级数，运用数值插值方法确定出图像每个像素点对应的条纹级数，从而得到载波曲面和扰动曲面； .2.3)将载波曲面和扰动曲面相减，得到全场实际条纹级数分布Λ N。
【文档编号】G01N21/45GK103940779SQ201410146590
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月13日 优先权日:2014年4月13日
【发明者】韩九林 申请人:浙江大学, 韩九林