基于视觉反馈的双光程纹影部件位置控制研究

在高超声速低密度风洞试验中,采用传统机械方法调试双光程纹影系统,无法确保球面镜机构工作位置的精细定位,光路两次穿过流场后无法完全重合。针对上述问题,研发了基于视觉反馈的双光程纹影部件位置控制系统。采用绝对式编码器指令控制交流伺服电机,对球面镜机构的工作位置进行定位控制;引入机器视觉系统,结合视觉信息反馈技术,对纹影图像质量进行研判,根据研判结果确定是否对球面镜的俯仰、左右偏转进行调节。结果表明:采用基于视觉反馈的双光程纹影部件位置控制系统,实现了双光程纹影球面镜机构的自动定位闭环控制,确保光路两次穿过流场后尽量重合,消除了模型流场成像时的重影;与传统方法相比,流场图像的清晰度提高了约2.2倍。

双光程纹影在高超声速流场显示中的应用

为了解决单光程纹影系统在高马赫数、低静压流场显示中灵敏度低的问题,研制了国内首套最大口径为Φ900 mm的双光程纹影系统。与单光程纹影系统相比,双光程纹影系统具有更高的灵敏度,能提供更多的流场细节,能拓宽纹影技术的应用范围。通过用LED四色光源代替常规的彩色刀口、增加补偿透镜、优化照相物镜和精细调节LED四色光源,较好地消除了试验流场重影。通过增加入射光阑,有效减弱了试验流场中出现的光源光斑。对单光程纹影流场图与双光程纹影流场图进行了比较。在马赫数Ma=10、试验总压为2.0MPa、试验总温为1100K、攻角为0°~15°试验条件下,通过双光程纹影系统,获得了大钝头模型清晰的试验流场图像。最后分析了双光程纹影技术的优缺点及改进方向。

双光程纹影法对火焰温度场的研究

通过手机载入一个黑色背景的白点图作为光源,制作出大小、亮度等参数均可连续调节的小而均匀的光源,利用该光源搭建了反射式双光程纹影系统。利用该系统定性地观察了手掌、电烙铁、吹风机、防风火机等的纹影图像,图像效果明显。用迭代法定量计算了防风火机的火焰流场的空气折射率梯度、气体密度和温度,得到的火焰温度与热电偶测量的温度符合较好。