多用途的陰影、 紋影儀
紋影儀（schlieren system）是2005年公布的航天科學(xué)技術(shù)名詞。
在工程熱物理和流體力學(xué)領(lǐng)域中 , 應(yīng)用光學(xué)顯示技術(shù)研究氣流的速度場、濃度場、溫度場是很重要的 , 其中使用普遍的是紋影、 陰影系統(tǒng) 。
基本原理及改進設(shè)計思想
紋影法是用刀口切割光源象。 如圖 , 由光源發(fā)出的一束平行光線 , 在通過氣流密度不均 勻的測試段時 , 光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)如圖中虛線所示 , 位于焦點 處的刀口切 割光源象的程度與流場的折射率梯度有關(guān) , 這樣 , 由屏上的光強分布與流場中光析射率一階導(dǎo)數(shù)的關(guān)系 , 求出流場的密度分布 。
若用金屬刀口 , 則在光屏上顯示光強 的明暗分布。 若用一種彩色濾光片取代金屬刀口 , 則在屏上呈現(xiàn)出色彩分明的圖 象 。 由于人眼對彩色的分辨率 比光強明暗反差更敏感 , 這樣就更有利于實驗觀察和定性分析。
我們的改進對象是一臺全機固定的黑白紋影儀 , 只能作豎直方向的切割 , 使用很不方便 , 而且利用率低 。 為了使它使用靈活 , 更適合于多方面的實驗分析 , 我們使用了“ 盒"式的結(jié)構(gòu)—導(dǎo)軌。
導(dǎo)軌整體的外形如圖 , 操縱手輪帶 動刀口在左右方向上有微小移動 , 使刀口邊緣正切于焦點上 。兩個槽片夾住刀口如圖 , 槽片上下兩端形成凹槽加工要求 很光滑 , 與導(dǎo)軌上的凸臺相嵌合, 并能靈活地滑動 。
槽片之間 , 可以裝上金屬刀口 , 仍舊可作為黑白紋影儀 , 裝上彩色濾光片成為彩色紋影儀 , 也可以裝上棱鏡 , 制成紋影干涉儀 , 亦可做激光紋影儀等等 。
當我們想進行某個實驗時 , 只需取用相應(yīng)的導(dǎo)軌 , 播入前套筒如圖的長方形孔中 , 調(diào)節(jié)觀測即可 。
經(jīng)這一 改進 , 該儀器用途增多 , 使用更簡便 , 應(yīng)用更廣泛 , 給教學(xué)與實驗研究帶來不少方便 。
紋形儀的使用與調(diào)節(jié)以彩色紋影調(diào)節(jié)為例
先將光源狹縫寬度調(diào)節(jié)到略窄于彩色濾光 片中心蘭色窄條的寬度 。 然后取裝有彩色濾光片的導(dǎo)軌插入前套筒 , 同時轉(zhuǎn)動前套筒 , 使光屏上全部都為蘭色 , 表明濾光片蘭色窄條與狹縫平行 , 用螺釘 將前套筒和導(dǎo)軌鎖 緊 , 儀器調(diào)節(jié)好 , 可以進行觀察 。
轉(zhuǎn)動前套簡 , 相應(yīng)改變狹縫方向 , 可以在任意方向進行切割 。 作黑白紋影時 , 轉(zhuǎn)動手輪 , 可以調(diào)節(jié)刀口切割的程度。 除去刀口 , 即成陰影儀 。
對于青銅多孔性材料 模擬液滴燃燒的測試方法研究及初步實驗
研究燃燒對有效地利用能源 , 具有重要的意義 。 本文針難利用青銅多孔性材料模擬液滴燃燒的側(cè)試方法進行了初步的探討和實驗分析。
現(xiàn)階段 , 在熱物理領(lǐng)域內(nèi), 從測試技術(shù)上講 , 對于 同時測定熱質(zhì) 兩種參數(shù) , 尚無完善的方法 。 熱電偶測溫與氣相色譜分析濃度同屬于接觸式方法 , 因而干擾誤差較大。
光學(xué)方法 (Mach-Zehnder干 涉 儀)雖無 干 擾 , 但只能測得一種參數(shù) 。有人提出用雙波長干涉法解決兩種參數(shù)測量問題 。 但由于設(shè)備限制及方程獨立性問題 , 此法也難以奏效 。
為了有效地測量本模型中的溫度場與濃度場 , 我們提出了三個基本方案 , 并對方案進行了理論分析 , 且利用現(xiàn)有的實驗手段對方案進行了初步實驗論證 。
基本原理
一 光學(xué) Mach-Zehnder一 干涉法
對于氣體介質(zhì) , 其 溫度 、 壓力、 濃度 、 馬赫數(shù)等狀態(tài)參數(shù)與密度有確切的關(guān)系 。 而氣體折射率又是密度的函數(shù) 。 因而 , 將 一束光分成兩束后 , 分別通過擾動區(qū)與未擾動區(qū) , 這樣就會產(chǎn)生光程差 , 相聚后產(chǎn)生干涉條紋。
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