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多用途的阴影、 纹影仪

 纹影仪(schlieren system)是2005年公布的航天科学技术名词。

在工程热物理和流体力学领域中 , 应用光学显示技术研究气流的速度场、浓度场、温度场是很重要的 , 其中使用普遍的是纹影、 阴影系统 。
基本原理及改进设计思想
       纹影法是用刀口切割光源象。 如图 , 由光源发出的一束平行光线 , 在通过气流密度不均 匀的测试段时 , 光线发生偏转如图中虚线所示 , 位于焦点 处的刀口切 割光源象的程度与流场的折射率梯度有关 , 这样 , 由屏上的光强分布与流场中光析射率一阶导数的关系 , 求出流场的密度分布 。

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       若用金属刀口 , 则在光屏上显示光强 的明暗分布。 若用一种彩色滤光片取代金属刀口 , 则在屏上呈现出色彩分明的图 象 。 由于人眼对彩色的分辨率 比光强明暗反差更敏感 , 这样就更有利于实验观察和定性分析。

我们的改进对象是一台全机固定的黑白纹影仪 , 只能作竖直方向的切割 , 使用很不方便 , 而且利用率低 。 为了使它使用灵活 , 更适合于多方面的实验分析 , 我们使用了“ 盒"式的结构—导轨。

      导轨整体的外形如图 , 操纵手轮带 动刀口在左右方向上有微小移动 , 使刀口边缘正切于焦点上 。两个槽片夹住刀口如图 , 槽片上下两端形成凹槽加工要求 很光滑 , 与导轨上的凸台相嵌合, 并能灵活地滑动 。

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槽片之间 , 可以装上金属刀口 , 仍旧可作为黑白纹影仪 , 装上彩色滤光片成为彩色纹影仪 , 也可以装上棱镜 , 制成纹影干涉仪 , 亦可做激光纹影仪等等 。
      当我们想进行某个实验时 , 只需取用相应的导轨 , 播入前套筒如图的长方形孔中 , 调节观测即可 。
      经这一 改进 , 该仪器用途增多 , 使用更简便 , 应用更广泛 , 给教学与实验研究带来不少方便 。
      纹形仪的使用与调节以彩色纹影调节为例

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      先将光源狭缝宽度调节到略窄于彩色滤光 片中心兰色窄条的宽度 。 然后取装有彩色滤光片的导轨插入前套筒 , 同时转动前套筒 , 使光屏上全部都为兰色 , 表明滤光片兰色窄条与狭缝平行 , 用螺钉 将前套筒和导轨锁 紧 , 仪器调节好 , 可以进行观察 。

      转动前套简 , 相应改变狭缝方向 , 可以在任意方向进行切割 。 作黑白纹影时 , 转动手轮 , 可以调节刀口切割的程度。 除去刀口 , 即成阴影仪 。

 对于青铜多孔性材料 模拟液滴燃烧的测试方法研究及初步实验
       研究燃烧对有效地利用能源 , 具有重要的意义 。 本文针难利用青铜多孔性材料模拟液滴燃烧的侧试方法进行了初步的探讨和实验分析。
现阶段 , 在热物理领域内, 从测试技术上讲 , 对于 同时测定热质 两种参数 , 尚无完善的方法 。 热电偶测温与气相色谱分析浓度同属于接触式方法 , 因而干扰误差较大。

      光学方法 (Mach-Zehnder干 涉 仪)虽无 干 扰 , 但只能测得一种参数 。有人提出用双波长干涉法解决两种参数测量问题 。 但由于设备限制及方程独立性问题 , 此法也难以奏效 。
      为了有效地测量本模型中的温度场与浓度场 , 我们提出了三个基本方案 , 并对方案进行了理论分析 , 且利用现有的实验手段对方案进行了初步实验论证 。


 基本原理
一 光学 Mach-Zehnder一 干涉法

      对于气体介质 , 其 温度 、 压力、 浓度 、 马赫数等状态参数与密度有确切的关系 。 而气体折射率又是密度的函数 。 因而 , 将 一束光分成两束后 , 分别通过扰动区与未扰动区 , 这样就会产生光程差 , 相聚后产生干涉条纹。
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