[发明专利]超声速流场NPLS三维结构显示系统及方法

权利要求书

1.一种超声速流场NPLS三维结构显示系统，用于显示试验舱（10）内的超声速流场，其特征在于，该系统包括：同步控制器（40）、连接所述同步控制器（40）并控制所述同步控制器（40）发出控制信号的计算机（60）及纳米粒子发生器（20），其中

所述纳米粒子发生器（20）向所述试验舱（10）撒播纳米粒子；

连接于所述同步控制器（40）的脉冲激光器（30），所述脉冲激光器（30）发出的激光束通过透镜组（34）形成曲面光源或圆锥体光源（342）并照亮所述试验舱（10）内携带所述纳米粒子的超声速流场；

连接于所述同步控制器（40）的多台CCD相机（50），所述多台CCD相机（50）同时对所述超声速流场成像，从而同时获得不同视角下的多幅超声速流场纳米粒子图像，并将所述不同视角下的多幅超声速流场纳米粒子图像传输至所述计算机（60）；

所述计算机（60）分析所述不同视角下的多幅超声速流场纳米粒子图像，并测量曲面流场结构或重构出流场的三维结构。

2.根据权利要求1所述的超声速流场NPLS三维结构显示系统，其特征在于，所述脉冲激光器（30）发射所述激光束与所述多台CCD相机（50）的曝光是同步的。

3.根据权利要求2所述的超声速流场NPLS三维结构显示系统，其特征在于，

所述脉冲激光器（30）的发射端设有光臂（32）；

所述脉冲激光器（30）发射的激光束经由所述光臂（32）导出并照亮所述超声速流场。

4.根据权利要求3所述的超声速流场NPLS三维结构显示系统，其特征在于，

所述光臂（32）的出口处安装有透镜组（34），所述透镜组（34）将所述脉冲激光器（30）发射的激光束转换为曲面光源或圆锥体光源（342）；

所述曲面光源或圆锥体光源（342）覆盖并照亮所述超声速流场。

5.根据权利要求4所述的超声速流场NPLS三维结构显示系统，其特征在于，所述曲面光源的厚度不大于0.5mm、圆锥体光源（342）半锥角不大于20度。

6.根据权利要求5所述的超声速流场NPLS三维结构显示系统，其特征在于：

所述多台CCD相机（50）置于不同的位置，且所述多台CCD相机（50）的镜头对准所述超声速流场；

所述多台CCD相机（50）同时对所述超声速流场成像，从而同时获得所述不同视角下的多幅超声速流场纳米粒子图像。

7.一种超声速流场NPLS三维结构显示方法，其特征在于，应用权利要求1至6中任意一项所述的超声速流场NPLS三维结构显示系统，包括如下步骤：

开启纳米粒子发生器（20），所述纳米粒子发生器（20）连续地向所述试验舱（10）撒播纳米粒子；

计算机（60）向同步控制器（40）发出第一控制信号，同步控制器（40）接收到所述第一控制信号后，同时向脉冲激光器（30）以及多台CCD相机（50）发出第二控制信号；

所述脉冲激光器（30）收到所述同步控制器（40）发出的所述第二控制信号后立即发射激光束，所述激光束通过透镜组（34）形成曲面光源或圆锥体光源（342）照亮所述超声速流场；

此时，所述多台CCD相机（50）收到所述同步控制器（40）发出的所述第二控制信号后立即同时曝光，从而获得所述流场不同视角下的多幅超声速流场纳米粒子图像；

所述不同视角下的多幅超声速流场纳米粒子图像传输至所述计算机（60）存储；

所述计算机（60）分析所述不同视角下的多幅超声速流场纳米粒子图像，并根据多视成像的原理，对所述多幅超声速流场纳米粒子图像进行三维矫正，从而测量曲面流场结构或重构出流场的三维结构；

所述计算机（60）显示所述曲面流场结构或所述流场的三维结构。

8.根据权利要求7所述的超声速流场NPLS三维结构显示方法，其特征在于，

所述多台CCD相机（50）获得所述不同视角下的多幅纳米粒子图像后分别存储于所述多台CCD相机（50）的缓存中。

9.根据权利要求8所述的超声速流场NPLS三维结构显示方法，其特征在于，

所述多台CCD相机（50）将所述缓存中的所述不同视角下的多幅纳米粒子图像传输至所述计算机（60）存储。