本實用新型涉及一種煙線流動顯示控制裝置，用于拍攝空氣流場中的流線照片。

背景技術(shù)：

煙線是一種在風洞中對氣體流場的二維流線進行可視化處理的直接注入技術(shù)。它的實現(xiàn)方式是在欲觀察的流場的上游固定一根細金屬線，再在金屬線上涂油，使油滴均勻分布在金屬線上。通電加熱金屬線，油滴受熱產(chǎn)生油煙并在流場中形成細絲狀的煙霧，這些煙霧隨著流線分布就達到了將煙絲所在平面內(nèi)的流線可視化的目的。具體實施方式可以參考該文章Jansen Jr B J.Flow visualization through the use of the smoke-wire technique[C]//AIAA,Aerospace Sciences Meeting.1981,1。

通過閃光燈和照相機在合適的時間對這些煙霧形成的煙絲進行照明和拍攝即可得到直觀的煙線流動顯示照片。

金屬線的加熱采用電路進行控制，目前金屬線的加熱一般采用恒壓電源在金屬線兩端通電一段時間的形式。

相機觸發(fā)電路一般使用NE555時基集成電路配合阻容元件構(gòu)成延時電路，如上文的文獻所述，一般只能觸發(fā)1個相機。并且延時回路的延時時間是由電路中的阻容回路控制的，延時參數(shù)的調(diào)整通過改變可變電阻器的阻值確定。由于可變電阻的阻值只能根據(jù)可變電阻抽頭的位置來決定，不容易直接讀數(shù)，給延時參數(shù)的調(diào)試造成了困難。而且這種延時電路的時間特性容易隨元件的參數(shù)漂移而變化。拍攝到理想效果的照片的成功率較低。

目前這種方法在低速實驗中的效果比較理想，最佳速度為2m/s-6m/s。但在速度稍高的實驗中效果不理想。主要原因有兩個：一是速度高時金屬線需要的工作電壓較高，通電時間如果控制稍有偏差就容易燒毀；二是流動速度較高時對延時精度要求較高，用于相機觸發(fā)的基于可變電阻器調(diào)整的延時電路不容易調(diào)試準確。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于：設計一種煙線顯示流動控制裝置，可以自動控制煙線流動顯示照片的拍攝過程，穩(wěn)定的拍攝到理想效果的圖片。

本實用新型的技術(shù)方案：

一種煙線流動顯示控制裝置，包括電源模塊、微處理器、電容充放電模塊、相機觸發(fā)模塊、按鍵模塊和顯示模塊；

電源模塊，用于煙線流動顯示控制裝置供電；

微處理器，用于煙線流動顯示控制裝置的邏輯及定時時刻控制；

若干個電容充放電模塊，數(shù)量為n(n≥1)，與微處理器連接，用于接受微處理器的指令；每個電容充放電模塊包含1個電容器，電容充放電模塊將電容充電至指定電壓和通過金屬線對電容放電；

若干個相機觸發(fā)模塊，數(shù)量為m(m≥1)，與微處理器連接，用于接受微處理器的指令，觸發(fā)相機進行拍攝；

按鍵模塊，與微處理器連接，設置有參數(shù)加減按鍵、參數(shù)選擇按鍵、充電和啟動按鍵，用于設定各個電容的充電電壓V1,V2...Vn及T1，T2...Tn各個電容放電時刻，以及t1，t2...tm各個相機觸發(fā)模塊的觸發(fā)時刻；

顯示模塊，與微處理器連接，用于顯示各個電容的充電電壓V1,V2...Vn及T1，T2...Tn各個電容放電時刻，以及t1，t2...tm各個相機觸發(fā)模塊的觸發(fā)時刻。

使用該裝置拍攝煙線流動顯示照片的過程如下：

連接好裝置的電源、發(fā)煙金屬絲及照相機，將照相機的對焦調(diào)整好，對準需要拍攝流動顯示的區(qū)域。

接通裝置電源，顯示模塊會顯示各個電壓及時刻的參數(shù)，這時可以使用按鍵模塊上的參數(shù)加減、參數(shù)選擇及確認按鍵來設定各個參數(shù)。

給金屬絲涂油，然后按下按鍵模塊上的充電按鍵，此時各個電容充放電模塊在微處理器的控制下給電容充電，達到設定電壓，此時第1個電容充電至電壓V1，第2個電容充電至電壓V2，以此類推，第n個電容充電至電壓Vn。

按下啟動按鍵來啟動放電和拍攝過程，此時第1個電容在T1時刻對第1根金屬線放電發(fā)煙，第2個電容在T2時刻對第2個金屬線放電發(fā)煙，以此類推，第n個電容在Tn時刻對第n個金屬線放電發(fā)煙；第1個相機觸發(fā)模塊在t1時刻觸發(fā)第1個相機進行拍攝，第2個相機觸發(fā)模塊在t1時刻觸發(fā)第2個相機進行拍攝，以此類推，第m個相機觸發(fā)模塊在tm時刻觸發(fā)第m個相機進行拍攝。

查看相機中的照片，重復試驗找出最佳拍攝參數(shù)。

本實用新型的有益效果：

在煙絲產(chǎn)生方面，使用充至一定電壓的電容給金屬線放電，由于能量固定，在產(chǎn)生油煙的同時不容易損壞金屬線。在流動速度較高時也可發(fā)煙，擴展了做煙線流動顯示實驗的速度范圍。

在放電和拍攝的控制方面，電容的放電和相機的觸發(fā)控制均采用微控制器進行精確的延時控制，提高了拍攝到照片的成功率。同時將照相機的數(shù)量擴展至多路，單次實驗即可獲得不同時刻的流動顯示圖片。

在人機接口方面，使用按鍵模塊和顯示模塊進行各參數(shù)的設置和顯示，各參數(shù)的設定清晰、明確，比以往的可變電阻調(diào)節(jié)控制方式有了很大的改善。

在實驗擴展性方面，采用了微處理器進行系統(tǒng)的邏輯控制，將用于發(fā)煙的金屬線數(shù)量和用于拍攝的相機的數(shù)量均可設定為多個，擴展了做流動顯示實驗的方式，單次實驗可以獲得不同時刻的多張流動顯示照片。

由于具有以上優(yōu)勢，在實踐中利用本裝置在速度為18m/s以下時均可獲得理想照片，比之前采用傳統(tǒng)電路的實驗裝置提升較大，最佳拍攝參數(shù)確認后，拍攝到理想照片的成功率達到100％。

附圖說明

圖1是一種煙線流動顯示控制裝置的模塊示意圖。

圖2是放電時序圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進一步說明本實用新型的具體實施方式。

圖1為一種煙線流動顯示控制裝置的模塊示意圖，圖中，煙線流動顯示控制裝置包括電源模塊，按鍵模塊，顯示模塊，電容充放電模塊和相機觸發(fā)模塊。

工作過程如下：

裝置通電以后，先使用按鍵模塊上的參數(shù)加減、參數(shù)選擇及確認按鍵設置電容充放電模塊的電壓、充放電模塊的放電時刻及照相機的觸發(fā)時刻。

按下按鍵模塊上的充電按鍵，此時裝置給電容充放電模塊充電至設定好的電壓。

按下按鍵模塊上的啟動按鍵，此時放電時序啟動，電容充放電模塊在設置好的對應時刻對金屬線進行放電，相機觸發(fā)模塊在設置好的對應時刻觸發(fā)相機拍攝，具體的時刻說明如圖2所示。