Фокусный тензор - это оптическое измерительное устройство, основанное на принципе преломления света, которое используется для визуализации изменений градиента плотности (например, потока газа, тепловой конвекции и т. Д.) в прозрачной среде. Его установка должна сочетать в себе механическую стабильность, коллимацию оптического пути и электрическую безопасность. Ниже приводится подробный процесс установки:

Предварительная подготовка и инспекция оборудования

1. Перечень инструментов и материалов

- Универсальные инструменты: гаечный ключ, отвертка, горизонтальная линейка, лазерный индикатор (или крестообразная проволочная мишень), рулетка, перчатки, пылезащитная ткань.

- Специальные аксессуары: регулируемые кронштейны, зеркальная рама, группа фокусирующих линз, компоненты лезвия, источники света (LED / лазер), силовые линии, системы сбора данных (CCD - камера или фотоэлектрический датчик).

- Вспомогательное оборудование: компьютер (предварительно установленное программное обеспечение для управления), заземление, затемняющие шторы.

2. Проверка оборудования

- Проверьте все оптические элементы (например, зеркала, линзы, лезвия) на чистоту без царапин и, при необходимости, очистите их с помощью фотобумаги.

- Проверьте яркость и однородность источника света, чтобы убедиться, что нет мигающих или темных зон.

- Проверка целостности механических деталей (например, кронштейнов, направляющих), положение резьбового отверстия должно соответствовать.

II. Сборка механических конструкций

1. Создание платформы и горизонтальная корректировка

- Поместите основную опорную платформу на стабильный рабочий стол или экспериментальный стол, отрегулируйте горизонтальную линейку до горизонтального состояния (ошибка < 0,5 °).

- Модуль фиксированного источника света находится на одном конце платформы, обеспечивая, чтобы излучающий конец источника света был перпендикулярен оптической оси (может быть скорректирован с помощью лазерного индикатора).

2. Установка опор оптических дорог

- Раскладка опор по проектным чертежам, расстояние между которыми должно соответствовать требованиям длины светового пути (типичный световой диапазон для теневой системы составляет 0,5 - 2 м).

- Установка зеркал (наклон 45°) с помощью регулируемых опор, обеспечивающих совпадение центра зеркала с оптической осью.

3. Определение местоположения ключевых компонентов

- Компонент лезвия: размещается в задней части последнего зеркала, направление лезвия должно быть перпендикулярно оптической оси, а точное перемещение положения лезвия (для регулировки чувствительности) осуществляется с помощью тонко настроенного винта.

- Группировка фокусных линз: устанавливается на 10 - 20 см перед лезвием, фокусное расстояние линзы должно соответствовать размеру измеренного поля (например, 50 - мм линза подходит для мелкомасштабного поля течения).

- Экран / камера изображения: расположен в фокальной плоскости линзы, чтобы убедиться, что мишень CCD перпендикулярна оптической оси.

III. Прямость и отладка светового пути

1. Путь грубой настройки света

- Включите источник света и посмотрите, проходит ли свет через каждый центр зеркала последовательно. При отклонении необходимо отрегулировать угол тангажа и горизонтальный поворот рамы.

- Поставьте перед лезвием сетчатую мишень (или белый экран) и предварительно проверьте, симметрична ли форма пятна.

2. Тонкая точность

- Корректировка зеркала: регулировка зеркала один за другим с помощью лазерного луча или мишени с крестообразной проволокой, так что падающий свет строго совпадает с отраженным светом (проверка с использованием метода « обратного и обратного отражения»).

- коаксиальная калибровка линзы: перемещайте переднее и заднее положение экрана изображения до тех пор, пока пятно не станет ясным и не будет эффекта гало, блокируйте кронштейн линзы.

- Выравнивание лезвия: тонкая настройка лезвия к центру пятна для наблюдения за тем, является ли линия разделения света и темноты на экране изображения острой.

3. Проверка фокусировки

- Поместите тестовый образец (например, слой воздуха над нагревательной пластиной), отрегулируйте расстояние между линзой и лезвием до тех пор, пока не будет замечена четкая полоса преломления поля течения.

- Если полоса размыта, можно настроить фокусное расстояние линзы или наклон лезвия (обычно угол между лезвием и оптической осью составляет 5°).

IV. Электрическая и программная конфигурация

1. Линейное соединение

- Источник света подключен к стабилизатору напряжения, заземление надежно подключено, чтобы избежать электромагнитных помех.

- Камера подключается к компьютеру через USB или сетевой кабель и устанавливает поддерживающее драйвер программное обеспечение (например, Image - Pro Plus, NI LabVIEW).

2. Параметры настройки

- Регулирование источника света: регулировка яркости до подходящего значения (во избежание чрезмерной экспозиции), лазерный источник света должен быть равномерно облучен с расширяющим зеркалом.

- Параметры камеры: Установите время экспозиции (типичное значение 10 - 100 мс), разрешение (1024 × 1024 пикселя) и режим запуска (непрерывный / один кадр).

- Управление лезвием: если речь идет о электрическом лезвии, то скорость перемещения лезвия должна быть установлена в программном обеспечении (обычно 0,1 - 1 мм / с).

V. Калибровка и тестирование системы

1. Маркировка исходных условий

- Удалить образец, сделать фоновое изображение с однородной средой (например, неподвижным воздухом) в качестве эталона.

- Настройка положения лезвия, чтобы фоновая яркость была равномерной с погрешностью < 5%.

2.Функциональная проверка

- Динамическое тестирование: вводится источник возмущения (например, выдувание, нагревательная пластина) для наблюдения за тем, соответствует ли деформация полосы физическим ожиданиям (например, подъем горячего воздуха приводит к искривлению полосы вверх).

- Тестирование на разрешение: оценка пространственного разрешения системы с использованием стандартных интерферометрических полосок или мишеней с разрешением (обычно требуется 10 - 20 линий на / мм).

3. Регистрация данных

- Сохранение изображений в типичных условиях (например, в формате.bmp или.tif) с обозначением экспериментальных условий (температура окружающей среды, интенсивность источника света и т.д.).

- Анализ смещения полос с помощью программного обеспечения, преобразование распределения поля плотности (в сочетании с формулой калибровки).