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介绍纹影成像技术的工作原理

  纹影仪是根据光线通过不同密度的气流而产生的角偏转来显示其折射率,是一种测量光线微小偏转角的装置。它将流场中密度梯度的变化转变为记录平面上相对光强的变化,使可压缩流场中的激波、压缩波等密度变化剧烈的区域成为可观察、可分辨的图像。
  纹影仪可用来观察透明介质因各种因素引起的扰动的分布、传播过程以及扰动强度等。如研究激光与物质作用、分层流、多项流、传热与传质、激波、超声速流、燃烧、火焰、爆炸、高压放电、等离子体、内弹道及某些化学反应等学科的流场密度变化科学研究。
  纹影成像技术是利用气流对光波的扰动,将气流变化转换成图像。随着风洞气流研究的发展,特别是高速激波研究,使纹影成像技术得到广泛的应用。在反隐身飞机成像应用中,将红外纹影成像与被动光学测距技术相结合,可以实现对隐身飞机的成像和定位,其原理主要利用隐身飞机飞行过程中,产生气流的剧烈扰动,形成范围巨大、保持时间较长的涡流,通过测量隐身飞机扰动的气流轨迹,间接测量隐身飞机。
  干涉法是一种严格的定量测量技术,由流场干涉图可严格计算流场的折射率分布,进而由格拉斯通-戴尔常数公式可推算出流场密度及其它流体力学和气动力学参量。在激波风洞和弹道靶试验方面,马赫干涉、全息干涉和纹影干涉等技术得到应用,这些方法中都利用了纹影光路,并把该光路作为物光束的光路。通过这些方法获得了试验干涉照片,并获得了流场的密度定量值。

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