[发明专利]气动光学波前超高频测量系统及方法

权利要求书

1.一种气动光学波前超高频测量系统，用于对通过超声速风洞实验舱的激光束的气动光学波前畸变进行超高频测量，所述超声速风洞实验舱产生超声速流场，其特征在于，所述气动光学波前测量系统包括：

并排设置的至少一个第一双腔激光器及至少一个第二双腔激光器；

第一半透半反镜，所述第一半透半反镜正对所述第一双腔激光器的出光口；

第一反射镜，所述第一反射镜正对所述第二双腔激光器的出光口；

并排设置的第一CCD相机和第二CCD相机；

同步控制器，所述第一及第二CCD相机和所述第一及第二双腔激光器均连接于所述

同步控制器；

计算机系统，所述计算机系统连接于所述第一及第二CCD相机和所述同步控制器；

第二半透半反镜，所述第二半透半反镜正对所述第二CCD相机的镜头；

第二反射镜，所述第二反射镜正对所述第一CCD相机的镜头；

分别位于所述风洞实验舱的相对两侧的背景图像及凸透镜，所述背景图像与所述第一及第二双腔激光器位于同一侧，且邻近所述第一半透半反镜；及

位于所述凸透镜和所述第二半透半反镜之间的小孔。

2.根据权利要求1所述的气动光学波前超高频测量系统，其特征在于，

所述第一及第二CCD相机均为跨帧相机。

3.根据权利要求2所述的气动光学波前超高频测量系统，其特征在于，

所述第一双腔激光器和所述第一CCD相机同时使用；

所述第二双腔激光器和所述第二CCD相机同时使用。

4.根据权利要求3所述的气动光学波前超高频测量系统，其特征在于，

所述第一或第二双腔激光器发射的每一束激光束正好分别处于对应的第一或第二CCD相机的曝光时间范围之内。

5.根据权利要求4所述的气动光学波前超高频测量系统，其特征在于，

所述风洞实验舱设有光学窗口，所述背景图像和所述凸透镜均正对所述光学窗口。

6.一种使用所述权利要求1至5任意一项的气动光学波前超高频测量系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述计算机系统向所述同步控制器发出第一个指令，所述同步控制器收到所述第一个指令后向所述第一双腔激光器和第一CCD相机发出第一个控制信号；

收到第一个控制信号后，所述第一双腔激光器按照所述计算机系统预定好的第一预定脉冲时序依次发射照亮所述风洞实验舱内流场的激光束；所述第一CCD相机按照所述计算机系统预定好的第二预定脉冲时序依次对被激光照亮的所述背景图像拍照；

所述计算机系统存储所述第一CCD相机每一次拍摄的被激光照亮的所述背景图像；

所述计算机系统向所述同步控制器发出第二个指令，所述同步控制器收到所述第二个指令后向所述第二双腔激光器和第二CCD相机发出第二个控制信号；

收到第二个控制信号后，所述第二双腔激光器（多个双腔激光器而使得在时序控制下每组结果的时间间隔可以非常小）按照所述计算机系统预定好的第三预定脉冲时序依次发射照亮所述风洞实验舱内流场的激光束；所述第二CCD相机按照所述计算机系统预定好的第四预定脉冲时序依次对被激光照亮的所述背景图像拍照；

所述计算机系统存储所述第二CCD相机每一次拍摄的被激光照亮的所述背景图像；

所述计算机对其保存的所述背景图像和参考图像进行互相关计算，得到所述背景图像的图像位移，再通过所述图像位移与气动光学波前的关系计算得到气动光学波前畸变OPD，其中，上述过程中，所述第一预定脉冲时序、所述第二预定脉冲时序、所述第三预定脉冲时序依及所述第四预定脉冲时序的每相邻两个脉冲时序之间的时间间隔均小于或等于0.2微秒~10微秒。

7.根据权利要求6所述的气动光学波前超高频测量方法，其特征在于，

所述第一双腔激光器收到所述第一个控制信号后，所述第一激光器的每一激光腔按照所述第一预定脉冲时序发出激光束，每一激光束依次经过所述第一半透半反镜、所述背景图像、所述风洞实验舱、所述凸透镜、所述小孔、所述第二半透半反镜及所述第二反射镜，所述第一CCD相机按照所述第二预定脉冲时序曝光而分别对由所述第二反射镜反射后的被每一激光束照亮后的背景图像进行拍摄。