多序列激光陰影照相系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于超高速瞬態(tài)成像領(lǐng)域，涉及一種多序列激光陰影照相系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)，包括光源系統(tǒng)、光纖耦合器、光纖、多光源空間分離裝置、準(zhǔn)直系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，光源系統(tǒng)發(fā)出的光束到達(dá)光纖耦合器，光纖的一端和光纖耦合器連接，另一端和多光源空間分離裝置連接，多光源空間分離裝置出口光束位于準(zhǔn)直系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置，準(zhǔn)直系統(tǒng)把光束匯聚后進(jìn)入成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)獲得測(cè)試目標(biāo)的陰影圖像后，傳輸至數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本實(shí)用新型光源系統(tǒng)不同序列激光光源放置在一個(gè)箱體內(nèi)，根據(jù)光源序列數(shù)量設(shè)置不同數(shù)量的光源放置平臺(tái)，光纖耦合器放置在每臺(tái)激光光源發(fā)出的光束輸出口，實(shí)現(xiàn)了激光光源的集成和不同序列激光光源可選。
【專利說明】
多序列激光陰影照相系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于超高速瞬態(tài)成像領(lǐng)域，涉及一種多序列激光陰影照相系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國航天技術(shù)、武器裝備和基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，涉及超高速空氣動(dòng)力學(xué)、超高速碰撞、爆炸與沖擊、燃燒與化學(xué)反應(yīng)等領(lǐng)域的研究不斷深入。在這些研究工作中，許多現(xiàn)象是持續(xù)時(shí)間僅為微秒甚至納秒級(jí)的超高速瞬態(tài)變化過程，需要有一種照相系統(tǒng)能夠?qū)@一過程進(jìn)行清晰、連續(xù)地成像記錄，以便掌握物理現(xiàn)象的本質(zhì)。這種照相系統(tǒng)除了幅頻要求達(dá)到1000萬幅/秒(即曝光成像時(shí)間最短100ns)，能夠?qū)Τ咚偎矐B(tài)變化過程進(jìn)行序列成像夕卜，還必須確保每幅圖像的分辨率足夠高，曝光時(shí)間足夠短，從而提高成像清晰度，減小超尚速運(yùn)動(dòng)引起圖像的申旲糊失真。
[0003]目前國內(nèi)只有中科院西安光機(jī)所、深圳大學(xué)能生產(chǎn)序列數(shù)量大于8個(gè)、曝光成像時(shí)間大于200納秒的轉(zhuǎn)鏡式分幅膠片成像系統(tǒng)，由于采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)的方式，每幅圖像的曝光時(shí)間難以小于100ns。國內(nèi)數(shù)字式序列成像系統(tǒng)在研制和生產(chǎn)上還不成熟，難以滿足工程化的需要。國外序列數(shù)量大于8個(gè)，曝光時(shí)間小于10ns的超高速數(shù)字成像系統(tǒng)技術(shù)比較成熟，通常采用昂貴的納秒級(jí)光電快門實(shí)現(xiàn)序列成像，但這類高端產(chǎn)品對(duì)我國實(shí)行禁運(yùn)和技術(shù)封鎖。
[0004]為了滿足超高速目標(biāo)變化過程多序列成像，發(fā)展了多序列激光陰影照相系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括光源系統(tǒng)、準(zhǔn)直系統(tǒng)、成像系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。在一次測(cè)試中，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)2序列到8序列激光陰影成像。
[0005]系統(tǒng)涉及到多種光路結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)，由于光路調(diào)試復(fù)雜，一方面要求調(diào)試光學(xué)元件的精密度較高，同時(shí)要求在完成光路調(diào)試后性能穩(wěn)定可靠;根據(jù)不同測(cè)試對(duì)象需要選擇不同序列方式成像，因此系統(tǒng)各部件需要模塊化;為了對(duì)不同測(cè)試區(qū)域進(jìn)行成像，系統(tǒng)中的準(zhǔn)直系統(tǒng)口徑應(yīng)在100111111、200111111、300111111、4001]11]1和5001111]1之間任選。為了便于系統(tǒng)的運(yùn)輸和安裝，其體積盡量小。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種性能穩(wěn)定可靠、序列數(shù)量和準(zhǔn)直系統(tǒng)口徑可選擇的多序列激光陰影照相系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)。
[0007]為了達(dá)到上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]—種多序列激光陰影照相系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)，包括光源系統(tǒng)、光纖耦合器、光纖、多光源空間分離裝置、準(zhǔn)直系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，光源系統(tǒng)發(fā)出的光束到達(dá)光纖耦合器，光纖的一端和光纖耦合器連接，另一端和多光源空間分離裝置連接，多光源空間分離裝置出口光束位于準(zhǔn)直系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置，準(zhǔn)直系統(tǒng)把光束匯聚后進(jìn)入成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)獲得測(cè)試目標(biāo)的陰影圖像后，傳輸至數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0009]進(jìn)一步，光源系統(tǒng)的組件包括多臺(tái)激光光源、多個(gè)序列光纖耦合器，序列光纖耦合器包括第一列序列光纖耦合器、第二列序列光纖耦合器、控制電源、第一高壓電源、第二高壓電源、光源水箱和箱體；
[0010]多臺(tái)激光光源放置在箱體內(nèi)部的平臺(tái)中，激光光源的出口與光纖耦合器連接，第一列序列光纖耦合器放置于箱體上側(cè)，第二列序列光纖耦合器放置于第一列序列光纖耦合器下側(cè)，所有光源的控制電源放置于機(jī)箱體的中上部，光源的第一高壓電源和第二高壓電源位于箱體中下側(cè)，光源水箱位于箱體的下側(cè)。
[0011]進(jìn)一步，光纖的輸入端與第一列序列光纖耦合器連接，光纖輸出端與多光源空間分離裝置連接。
[0012]進(jìn)一步，光纖內(nèi)芯直徑為1.5mm，外面包裹鎧甲，其高能量閾值大于40毫焦。
[0013]進(jìn)一步，成像系統(tǒng)包括成像準(zhǔn)直鏡、光束分束裝置和箱體結(jié)構(gòu)；
[0014]光束經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)后匯聚進(jìn)入成像準(zhǔn)直鏡后把成像光束變?yōu)槌上衿叫泄馐?，成像平行光束由光束分束裝置分為8個(gè)成像光路，分別為第一成像光路、第二成像光路、第三成像光路、第四成像光路、第五成像光路、第六成像光路、第七成像光路、第八成像光路，所有成像光路皆固定在滑槽中，成像系統(tǒng)所有的光學(xué)器件放置在箱體結(jié)構(gòu)中。
[0015]進(jìn)一步，準(zhǔn)直系統(tǒng)的調(diào)節(jié)支架實(shí)現(xiàn)構(gòu)成準(zhǔn)直系統(tǒng)的光學(xué)元件上下、左右、前后和俯仰調(diào)節(jié)。
[0016]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0017]1.光源系統(tǒng)不同序列激光光源放置在一個(gè)箱體內(nèi)，根據(jù)光源序列數(shù)量設(shè)置不同數(shù)量的光源放置平臺(tái)，光纖耦合器放置在每臺(tái)激光光源發(fā)出的光束輸出口，實(shí)現(xiàn)了激光光源的集成和不同序列激光光源可選。
[0018]2.光纖一端連接光纖耦合器，另一端連接多光源空間分離裝置，實(shí)現(xiàn)了不同光束的靈活集成，結(jié)構(gòu)相對(duì)于采用反射鏡方式實(shí)現(xiàn)光束集成簡(jiǎn)單和空間結(jié)構(gòu)小。
[0019]3.準(zhǔn)直系統(tǒng)的調(diào)節(jié)支架實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件上下、左右、前后和俯仰調(diào)節(jié)，不同尺寸的光學(xué)元件支撐架下端接口設(shè)計(jì)為一致，可靈活更換不同口徑的光學(xué)元件。
[0020]4.成像系統(tǒng)各種光學(xué)元件放置在一個(gè)箱體結(jié)構(gòu)中，不同序列的光學(xué)元件放置在固定槽中，光學(xué)元件可以在滑槽中滑動(dòng)并固定。根據(jù)成像序列的數(shù)量設(shè)置滑槽和箱體結(jié)構(gòu)的大小，實(shí)現(xiàn)了成像系統(tǒng)不同序列可選，結(jié)構(gòu)布置緊湊以及穩(wěn)定可靠。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為多序列激光陰影照相系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu)的光路布置圖；
[0022]圖2為多序列激光陰影照相系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu)中光源系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；
[0023]圖3為多序列激光陰影照相系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu)中成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0025]—種多序列激光陰影照相系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括光源系統(tǒng)1、光纖耦合器2、光纖3、多光源空間分離裝置4、準(zhǔn)直系統(tǒng)5、成像系統(tǒng)6和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)7，光源系統(tǒng)I發(fā)出的光束到達(dá)光纖耦合器2，光纖3的一端和光纖耦合器2連接，另一端和多光源空間分離裝置4連接，多光源空間分離裝置4出口光束位于準(zhǔn)直系統(tǒng)5的焦點(diǎn)位置，準(zhǔn)直系統(tǒng)5把光束匯聚后進(jìn)入成像系統(tǒng)6，成像系統(tǒng)6獲得測(cè)試目標(biāo)的陰影圖像后，傳輸至數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)7進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0026]光源系統(tǒng)I的外形結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括多臺(tái)激光光源、多個(gè)序列光纖耦合器，序列光纖親合器包括第一列序列光纖親合器201、第二列序列光纖親合器202、控制電源8、第一高壓電源9、第二高壓電源1、光源水箱11和箱體12;
[0027]多臺(tái)激光光源放置在箱體12內(nèi)部的平臺(tái)中，激光光源的出口與光纖耦合器連接，第一列序列光纖耦合器201放置于箱體12上側(cè)，第二列序列光纖耦合器202放置于第一列序列光纖耦合器201下側(cè)，所有光源的控制電源8放置于機(jī)箱體12的中上部，光源的第一高壓電源9和第二高壓電源10位于箱體中下側(cè)，光源水箱11位于箱體12的下側(cè)。
[0028]光纖3的輸入端與第一列序列光纖親合器201連接，光纖輸出端與多光源空間分離裝置4連接。光纖內(nèi)芯直徑為1.5mm，其高能量閾值大于40毫焦，外面需要包裹鎧甲以防止光纖斷裂。
[0029]準(zhǔn)直系統(tǒng)5的調(diào)節(jié)支架實(shí)現(xiàn)構(gòu)成準(zhǔn)直系統(tǒng)5的光學(xué)元件上下、左右、前后和俯仰調(diào)
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T O
[00；30]成像系統(tǒng)6的光學(xué)器件結(jié)構(gòu)如圖3所不，包括成像準(zhǔn)直鏡18、光束分束裝置16和箱體結(jié)構(gòu)15;
[0031 ]光束經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)5后匯聚進(jìn)入成像準(zhǔn)直鏡18后把成像光束變?yōu)槌上衿叫泄馐?7，成像平行光束17由光束分束裝置16分為8個(gè)成像光路，分別為第一成像光路191、第二成像光路192、第三成像光路193、第四成像光路194、第五成像光路195、第六成像光路196、第七成像光路197、第八成像光路198，所有成像光路皆固定在滑槽中，成像系統(tǒng)6所有的光學(xué)器件放置在箱體結(jié)構(gòu)15中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多序列激光陰影照相系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括光源系統(tǒng)(I)、光纖耦合器(2)、光纖(3)、多光源空間分離裝置(4)、準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)、成像系統(tǒng)(6)和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)(7)，光源系統(tǒng)(I)發(fā)出的光束到達(dá)光纖耦合器(2)，光纖(3)的一端和光纖耦合器(2)連接，另一端和多光源空間分離裝置(4)連接，多光源空間分離裝置(4)出口光束位于準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)的焦點(diǎn)位置，準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)把光束匯聚后進(jìn)入成像系統(tǒng)(6)，成像系統(tǒng)(6)獲得測(cè)試目標(biāo)的陰影圖像后，傳輸至數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)(7)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多序列激光陰影照相系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)，其特征在于，光源系統(tǒng)(I)的組件包括多臺(tái)激光光源、多個(gè)序列光纖耦合器，序列光纖耦合器包括第一列序列光纖耦合器(201 )、第二列序列光纖耦合器(202)、控制電源(8)、第一高壓電源(9)、第二高壓電源(10)、光源水箱(11)和箱體(12); 多臺(tái)激光光源放置在箱體(12)內(nèi)部的平臺(tái)中，激光光源的出口與光纖耦合器連接，第一列序列光纖耦合器(201)放置于箱體(12)上側(cè)，第二列序列光纖耦合器(202)放置于第一列序列光纖耦合器(201)下側(cè)，所有光源的控制電源(8)放置于機(jī)箱體(12)的中上部，光源的第一高壓電源(9)和第二高壓電源(10)位于箱體中下側(cè)，光源水箱(11)位于箱體(12)的下側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種多序列激光陰影照相系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)，其特征在于，光纖(3)的輸入端與第一列序列光纖耦合器(201)連接，光纖輸出端與多光源空間分離裝置(4)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種多序列激光陰影照相系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)，其特征在于，光纖內(nèi)芯直徑為1.5mm，外面包裹鎧甲，其高能量閾值大于40毫焦。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多序列激光陰影照相系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)，其特征在于，成像系統(tǒng)(6)包括成像準(zhǔn)直鏡(18)、光束分束裝置(16)和箱體結(jié)構(gòu)(15); 光束經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)后匯聚進(jìn)入成像準(zhǔn)直鏡(18)后把成像光束變?yōu)槌上衿叫泄馐?17)，成像平行光束(17)由光束分束裝置(16)分為8個(gè)成像光路，分別為第一成像光路(191)、第二成像光路(192)、第三成像光路(193)、第四成像光路(194)、第五成像光路(195)、第六成像光路(196)、第七成像光路(197)、第八成像光路(198)，所有成像光路皆固定在滑槽中，成像系統(tǒng)(6)所有的光學(xué)器件放置在箱體結(jié)構(gòu)(15)中。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多序列激光陰影照相系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)，其特征在于，準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)的調(diào)節(jié)支架實(shí)現(xiàn)構(gòu)成準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)的光學(xué)元件上下、左右、前后和俯仰調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】G03B15/05GK205427410SQ201520930309
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月20日
【發(fā)明人】謝愛民, 黃潔, 宋強(qiáng), 文雪忠, 柯發(fā)偉, 李晶, 鄭蕾, 柳森
【申請(qǐng)人】中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速空氣動(dòng)力研究所