[实用新型]一种基于光纤耦合LED光源的彩色纹影成像装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及彩色显示风洞流场的光源成像装置，尤其涉及一种基于光纤耦合LED光源的彩色纹影成像装置

背景技术

在空气动力学的研究实验中，流动的直观显示对于流场中波系的结构激波与边界层干扰等的分析可以提供直接的物理依据，可作为数值分析方法的佐证。因此，无论国内、外，在风洞实验中的流场显示历来受到人们的关注，已逐步形成了实验流体动力学中一个独立的学科分支。在流场显示的诸多方法中，光学方法以其不干扰流动，不添加示踪粒子而倍受重视。经典的阴影方法、纹影方法和干涉方法得到了广泛的应用，为气动研究提供了不少有价值的显示结果。尤其在高速空气动力学领域中，对于激波的形成、传播和干扰，不仅对物体的绕流以及由此引起的局部气动载荷加大和压力分布的改变为人们所关心，而且气动加热的局部增加格外令人关注。通常风洞实验中高超声速流动的获得是由拉伐尔喷管将贮室气体极大的膨胀加速而形成的，这时流场气体的压力和密度往往很小，这样给高超声速流场的光学流动显示带来比低速风洞流场显示更大困难，为了提高灵敏度和获得好的空间和时间分辨率，对光源就有高的要求。同时，结合带有方向性的显示方法，采用总发光强度相对较大的线光源，配合刀口的切入来获取对特定方向流场变化的满意结果。因此纹影方法在高速气体力学中往往应用得较为普遍，它不但直观地演示了流场地流动图谱，展示了流态地结构，而且也获得了流场地某些定量试验数据。因此纹影仪作为流场显示手段之一，已经广泛运用于国际上各类风洞试验中。

而目前常用的纹影系统彩色光源主要使用卤钨灯光源；而卤钨灯光源采用热辐射光源，其发热量较大使得安装在光源后的聚光镜镜片受热变形影响成像质量。同时，由于使用卤钨灯作为光源时，要形成彩色需要在聚光镜镜片后设置不同颜色的滤色片，为了满足纹影系统光源是点光源的要求，需在滤色片后安装毫米量级大小的狭缝或圆孔光阑，以致只有部分光束通过光阑，光能利用率低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种基于光纤耦合LED光源的彩色纹影成像装置，避免由于光源发热量大使安装在光源后的聚光镜镜片受热变形影响成像质量，提高光能的利用率。

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种基于光纤耦合LED光源的彩色纹影成像装置包括：n个不同颜色LED光源、n个聚光镜组、n个光纤输入耦合、n个光纤、n个光纤输出耦合、纹影系统，其中，n≥2，每个聚光镜组包含球面透镜、中继透镜、合光器，n个LED光源发出的散射光，经过对应的光纤输入耦合后会聚到对应的聚光镜组中，依次经过球面透镜、中继透镜、合光器，然后散射光再经过对应的光纤传输到对应的光纤输出耦合，经光纤输出耦合后进入纹影系统，投射到被测区域形成混色均匀的平行光。

利用多种颜色光纤耦合LED光源做为彩色纹影系统的照明光源，由于LED光源功耗低，不会其发热量大使得安装在光源后的聚光镜镜片受热变形影响成像质量。另外，为了利用LED光源发出所有光束，使用球面透镜、中继透镜集光，合光器件有效控制LED光的发散角，将几乎所有光束耦合至光纤中，因光纤导光的纤芯直径只有1.5mm，可以作为点光源直接使用，不用再添加任何滤色片及光阑装置，提高光能的利用率。

附图说明

图1是本实用新型的彩色纹影成像装置的结构示意图；

图2是聚光镜组的结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明提供一种基于光纤耦合LED光源的彩色纹影成像装置包括：n个不同颜色LED光源10、n个聚光镜组20、n个光纤耦合输入端30、n个光纤4、n个光纤耦合输出端50、纹影系统60，其中，n≥2，每个聚光镜组20包含球面透镜1、中继透镜2、合光器3。聚光镜组、光纤耦合输入端、光纤、光纤耦合输出端与LED光源的数量相同。

n个LED光源10发出的散射光，首先会聚到对应的聚光镜组20中，依次经过球面透镜1、中继透镜2、合光器3，然后散射光再经过对应的光纤耦合输入端30、对应的光纤4传输到对应的光纤耦合输出端50，经光纤耦合输出端50后进入纹影系统60，投射到被测区域形成混色均匀的平行光。

说明书中描述的只是该实用新型的具体实施方式。虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域内熟练的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。