專利名稱：旋轉(zhuǎn)鏡平行多光片裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
(一)術(shù)領(lǐng)域本實用新型涉及鏡平光片設(shè)備，具體為一種在空氣動力模型和風(fēng)洞試驗中應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)鏡平行多光片裝置。
背景技術(shù)：
目前，在我國風(fēng)洞試驗研究是研制和發(fā)展飛行器的三大主要手段之一(其他有飛行試驗與CFD數(shù)值模擬)。飛行器模型在風(fēng)洞中的流動顯示試驗是風(fēng)洞試驗研究的重要內(nèi)容，它可以定性和定量地給出模型周圍流場的整體流動特性，揭示新的流動機理，為改進和研制新布局飛行器提供依據(jù)。為研究具有高機動性和敏捷性的下一代新飛行器，本發(fā)明人在“八五”、“九五”和“十五”期間在國內(nèi)率先開展了風(fēng)洞中大攻角動態(tài)試驗，包括動態(tài)流動顯示試驗。采用激光片光顯示流場中某一平面內(nèi)的流動特性，是上世紀(jì)八十年代以來進行流動顯示的最常規(guī)的方法之一。將連續(xù)激光光束(如Ar離子激光)經(jīng)一柱鏡發(fā)散成片狀光(片光，厚度在1毫米左右)，射向模型周圍流場。在流場中投入示蹤粒子(如煙)，隨氣流經(jīng)過片光時，由粒子的光散射，即可顯示在片光平面內(nèi)的流動圖象。在以前大量激光片光流動顯示試驗中，普遍采用單片光，即只能獲得一個平面內(nèi)的流動圖象。要得到其他位置的流動圖象，就需要移測裝置，將整個片光裝置移動到新位置。這既影響風(fēng)洞試驗效率，又難以保證片光質(zhì)量。為獲得空間流動圖象，需要靜止多片光或掃描式多片光，而后經(jīng)過圖象處理和三維重建，得到空間流動圖象。本專利研制了一種將一束激光變成多個平行片光，用于顯示模型周圍不同位置處的流場。既可用作靜止多片光，亦可用作掃描式多片光；片光顯示位置和片光掃描速度均可調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，操作使用方便的獲得空間流動圖象，靜止多片光或掃描式多片光，而后經(jīng)過圖象處理和三維重建，得到空間流動圖象；可將一束激光變成多個平行片光，用于顯示模型周圍不同位置處的流場。既可用作靜止多片光，亦可用作掃描式多片光；片光顯示位置和片光掃描速度均可調(diào)的旋轉(zhuǎn)鏡平行多光片裝置。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它包含上掛塊(1)、左支座(3)、伺服電機(4)、減速器(5)、中支座(7)、轉(zhuǎn)軸(8)、上蓋板(9)、平面鏡座(10)、(11)、(12)、右支座(13)，底板(14)、轉(zhuǎn)軸軸承(16)、連軸器(17)、圓平面鏡(19)、鎖緊螺釘(20)、三維支座(21)、后蓋板(22)、玻璃柱鏡(24)、平面鏡(25)、(26)、(27)、滑槽(29)。在中支座(7)與右支座(13)之間連接有一轉(zhuǎn)軸(8)，轉(zhuǎn)軸(8)上不等間距的固定連接有平面鏡座(10)、(11)、(12)，在轉(zhuǎn)軸(8)的側(cè)方有一個與轉(zhuǎn)軸(8)平行的玻璃柱鏡(24)，在中支座(7)上由電機螺釘(1 8)連接固定伺服電機(4)、減速器(5)，經(jīng)連軸器(17)與轉(zhuǎn)軸(8)連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)；在端底板(14)上由鎖緊螺釘(20)將三維支座(21)固定于底板(14)上，使調(diào)節(jié)鎖緊螺釘(20)可橫向調(diào)節(jié)三維支座(21)，圓平面鏡(19)連接于三維支座(21)上可繞三維支座(21)轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)軸(8)上有槽(29)，平面鏡座(10)連接于滑槽(29)在轉(zhuǎn)軸(8)上滑動。平面鏡(25)、(26)、(27)為1-10個。本實用新型的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、操作使用方便、準(zhǔn)確靈活。可將一束激光變成多個平行片光，用于顯示模型周圍不同位置處的流場。既可用作靜止多片光，亦可用作掃描式多片光；片光顯示位置和片光掃描速度均可調(diào)。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)原理主視示意圖。圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)原理俯視示意圖。
具體實施方式
在中支座(7)與右支座(13)之間連接有一轉(zhuǎn)軸(8)，轉(zhuǎn)軸(8)上不等間距的固定連接有平面鏡座(10)、(11)、(12)，在轉(zhuǎn)軸(8)的側(cè)方有一個與轉(zhuǎn)軸(8)平行的玻璃柱鏡(24)，在中支座(7)上由電機螺釘(18)連接固定伺服電機(4)、減速器(5)，經(jīng)連軸器(17)與轉(zhuǎn)軸(8)連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)；在端底板(14)上由鎖緊螺釘(20)將三維支座(21)固定于底板(14)上，使調(diào)節(jié)鎖緊螺釘(20)可橫向調(diào)節(jié)三維支座(21)，圓平面鏡(19)連接于三維支座(21)上可繞三維支座(21)轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)軸(8)上有槽(29)，平面鏡座(10)連接于滑槽(29)在轉(zhuǎn)軸(8)上滑動。平面鏡(25)、(26)、(27)為1-10個。本實用新型工作過程是將多個平面鏡及其平面鏡座等圓周角、順序安裝在可轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸上的1-10個槽上。該軸經(jīng)彈性連軸器伺服電機和減速器相連并由其驅(qū)動。調(diào)節(jié)三維支座使入射激光束經(jīng)圓平面鏡反射后光束平行轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)動該軸，當(dāng)激光束到達第一平面鏡(25)后，調(diào)節(jié)該平面鏡座的方位和位置，使激光束通過該平面鏡反射光束垂直與轉(zhuǎn)動軸平行的玻璃柱鏡并形成片光，垂直射向進行風(fēng)洞試驗的模型的某一確定位置。其他平面鏡作相似調(diào)整。這樣，當(dāng)轉(zhuǎn)軸連續(xù)轉(zhuǎn)動時就可獲得平行多片光，用于顯示多個平面內(nèi)的流場。轉(zhuǎn)動軸和電機經(jīng)轉(zhuǎn)軸軸承(16)安裝在中支座右支座上。整個裝置由上掛塊和上掛螺栓安裝在風(fēng)洞內(nèi)一個移測機構(gòu)上。圓平面鏡安裝在一個三自由度調(diào)節(jié)的三維支座上。玻璃柱鏡軸平行轉(zhuǎn)軸。在本實用新型采用了六個平面鏡安裝在轉(zhuǎn)軸上(等圓周角為60°)，獲得6個片光流動圖象。由該6個平面(二維)圖象經(jīng)過三維重建就可得到空間流動圖象。使用時首先將本實用新型安裝在風(fēng)洞中的支架上，調(diào)節(jié)三維支座，使入射激光光束通過圓平面鏡反射后平行轉(zhuǎn)動軸。然后，調(diào)節(jié)平面鏡的角度和位置，使反射光束垂直射向柱鏡并形成片光，到達模型表面確定位置。調(diào)節(jié)十分方便。將一束激光變成多個片光，還可以采用光學(xué)方法。比如把一束激光通過一棱鏡變成二束光，再通過二個棱鏡變成四束光，等等。該方法使用光學(xué)棱鏡，不僅價格昂貴，而且最后光束強度為原入射光束強度的1/2(N為棱鏡組數(shù)，不計通過棱鏡的光強損失)，嚴(yán)重影響片光強度和顯示質(zhì)量。本本實用新型采用安裝在旋轉(zhuǎn)軸上多個平面鏡，使每束光強度基本與原入射光束強度一致。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，具有多個調(diào)節(jié)功能，光路調(diào)節(jié)方便簡單。平行多片光既可用作靜止片光的流動顯示，還可用于動態(tài)的掃描式片光流動顯示。掃描速度取決于電機轉(zhuǎn)速(減速器減速比為8)。電機額定轉(zhuǎn)速為3000rpm。當(dāng)轉(zhuǎn)速1000rpm時，從一片光到鄰近片光的時間(對應(yīng)六片光)為0.08秒，對于準(zhǔn)定常流場的顯示是完全可以適用的。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)鏡平行多光片裝置，它包含上掛塊(1)、左支座(3)、伺服電機(4)、減速器(5)、中支座(7)、轉(zhuǎn)軸(8)、上蓋板(9)、平面鏡座(10)、(11)、(12)、右支座(13)、底板(14)、轉(zhuǎn)軸軸承(16)、連軸器(17)、圓平面鏡(19)、鎖緊螺釘(20)、三維支座(21)、后蓋板(22)、玻璃柱鏡(24)、平面鏡(25)、(26)、(27)、滑槽(29)，其特征在于在中支座(7)與右支座(13)之間連接有一轉(zhuǎn)軸(8)，轉(zhuǎn)軸(8)上不等間距的固定連接有平面鏡座(10)、(11)、(12)，在轉(zhuǎn)軸(8)的側(cè)方有一個與轉(zhuǎn)軸(8)平行的玻璃柱鏡(24)，在中支座(7)上由電機螺釘(18)連接固定伺服電機(4)、減速器(5)，經(jīng)連軸器(17)與轉(zhuǎn)軸(8)連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)；在端底板(14)上由鎖緊螺釘(20)將三維支座(21)固定于底板(14)上，使調(diào)節(jié)鎖緊螺釘(20)可橫向調(diào)節(jié)三維支座(21)，圓平面鏡(19)連接于三維支座(21)上可繞三維支座(21)轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)鏡平行多光片裝置，其特征是轉(zhuǎn)軸(8)上有槽(29)，平面鏡座(10)連接于滑槽(29)在轉(zhuǎn)軸(8)上滑動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)鏡平行多光片裝置，其特征是平面鏡(25)、(26)、(27)為1-10個。
專利摘要本實用新型涉及鏡平行光片設(shè)備，具體為一種在空氣動力模型風(fēng)洞試驗中應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)鏡平行多光片裝置。其特點是在中支座(7)與右支座(13)之間連接有一轉(zhuǎn)軸(8)，轉(zhuǎn)軸(8)上不等間距的固定連接有平面鏡座(10)、(11)、(12)，在轉(zhuǎn)軸(8)的側(cè)方有一個與轉(zhuǎn)軸(8)平行的玻璃柱鏡(24)，在中支座(7)上由電機螺釘(18)連接固定伺服電機(4)、減速器(5)，經(jīng)連軸器(17)與轉(zhuǎn)軸(8)連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)；在端底板(14)上由鎖緊螺釘(20)將三維支座(21)固定于底板(14)上，使調(diào)節(jié)鎖緊螺釘(20)可橫向調(diào)節(jié)三維支座(21)，圓平面鏡(19)連接于三維支座(21)上可繞三維支座(21)轉(zhuǎn)動。結(jié)構(gòu)簡單，具有多個調(diào)節(jié)功能，光路調(diào)節(jié)方便簡單。平行多片光既可用作靜止片光的流動顯示，還可用于動態(tài)的掃描式片光流動顯示。
文檔編號G01M9/00GK2665693SQ20032011180
公開日2004年12月22日 申請日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月30日
發(fā)明者唐敏中, 張偉, 劉國政, 多勐 申請人:中國航空工業(yè)空氣動力研究院