OEDU-GSME 纹影法实验演示套件

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参数规格 技术说明 组装 应用举例
产品说明

用于展示流体中因密度变化引起的折射率变化;

利用光束在不均匀介质中的偏折来捕捉密度变化;

通过将这种微小偏折转化为图像明暗变化,可视化原本不可见的流体现象;

应用于空气动力学、燃烧研究、流体力学等领域;

系统通过刀口法将光线偏折量转换为光强变化:密度降低区域(如热气流)使光线向特定方向偏折,在刀口处形成较亮光斑;密度升高区域则形成较暗光斑,最终在相机上呈现反映密度分布的图像。

组件规格

套件典型配置

凹面反射镜

配置2面凹面反射镜,口径Ø203mm,焦距750mmm

点光源

高亮度LED光源,配安装套筒,保障出射光斑尺寸

分光镜

仅共轴光路使用分光比1:1,适用可见光波段

刀口组件

刀片,配合接杆支架实现位移定位

成像相机

高灵敏度、低噪声黑白相机,支持实时采集

光学平台及接杆

提供稳定的光路支撑与调节基础

套件清单 详情见组装



示意图
通用参数
(1)统通过刀口法将光线偏折量转换为光强变化:密度降低区域(如热气流)使光线向特定方向偏折,在刀口处形成较亮光斑;密度升高区域则形成较暗光斑,最终在相机上呈现反映密度分布的图像。

应用场景

空气动力学研究
可视化激波、边界层、涡流等高速气流现象;
燃烧研究
观测火焰结构、热对流、燃烧不稳定性;
热力学教学
演示热气流上升、热交换过程;
流体力学实验
观察射流、尾流、混合层等流动结构;
无损检测
探测透明介质内部缺陷或应力分布;

(2)三种经典光路配置:单镜离轴光路以最简单的结构帮助理解纹影法基本原理;单镜共轴光路在消除重影的同时展示了分光元件在光学系统中的应用;双镜Z形光路则将实验能力扩展至平行光场测试,满足风洞等专业实验的需求。

光路类型

单镜离轴光路

单镜共轴光路

双镜Z形光路

核心结构

单面凹面镜,光源与相机分居镜面轴线两侧

单面凹面镜+分光镜,入射与反射光路重合

两面凹面镜,光路呈Z形折叠,测试段位于平行光路中

优点

结构简单,易于搭建

消除重影,图像清晰

无重影,测试段适合带观察窗口的实验段(如风洞)

缺点

图像存在重影,影响观测

光能利用较低,需配合光源

元件多,搭建复杂

适用场景

基础教学演示,定性观察

教学实验,需清晰图像的定性/半定量分析

专业实验,空气动力学、燃烧流场定量研究



(3)注意事项:

1、光路对准精度直接影响成像质量,建议在低振动环境下搭建;

2、离轴光路适合初步演示,定量实验推荐使用Z形光路;

3、单镜共轴光路需注意光源亮度补偿,确保曝光充足;

4、刀口位置调节需精细,建议配合实时图像反馈辅助对准;


(4)
通过三种可切换的光路配置,覆盖从基础演示到专业实验的完整需求链;利用光束在不均匀介质中发生偏折的特性,捕捉并显示流体中因密度变化引起的折射率差异;



套件清单:

光源组件

项目

型号

备注

数量

LED光源

LED-D1-MAX6K

白光6000-6500K,输出电压:DC12V,功率2WMax

1

调光控制器

LEDOTB-1000

1000mA电流,支持连续和脉冲模式

1

Ø1英寸透镜套筒

CSA-32

SM1内外螺纹,L=32mm,附带1个卡环

1

30mm通孔笼板

CSJ-31

限位孔Ø30.6mm,顶丝夹持固定套筒

1

 

相机组件

项目

型号

备注

数量

OsCam科研相机

MUS210M-R

黑白相机,有效像素210万,靶面1/2.8”,帧速率46fps

1

相机镜头

——

computar工业镜头M5018-MP2,f=50mm

1

 

分光器组件

项目

型号

备注

数量

分光棱镜

CSMH-25.4-M

边长25.4mm;适用波长400-700nm,分光比1:1;

1

棱镜倾斜调整架

LB-XYR-C

三轴调节,俯仰/偏转±5°,旋转偏航±5°

1

 

组件

项目

型号

备注

数量

刀片

——

11A号刀片,(一包内含5片)

1

平板片夹持臂

FFCA

手拧螺丝挠性设计,用于夹持固定刀片

1

接杆角度夹

PC12-A12

用于接杆固定安装的夹具,固定90°

1

 

凹面反射镜组件

项目

型号

备注

数量

凹面反射镜

——

Ø203mm,焦距f=750mm,表面镀铝膜和保护膜

2

镜片底座

——

凹面反射镜专用底座

2

 

机械组件

项目

型号

备注

数量

铝制面包板

OHD3060-A

300*600*13mm,M6螺孔阵列,5个沉孔

2

OPS-B

连接平板,可并列连接两块面包板

2

脚垫

面包板脚垫,用于抬升面包板,2个/组

4

接杆支架

CAT57-T

伸缩式接杆支架,L=57mm,旋扭高度8mm兼容Ø12.7mm接杆,底部带M6螺孔

4

PCAH1.5-S

Ø12.7mm接杆,L=38.1mm,一端M4-端M6螺孔

1

PCAH2-S

Ø12.7mm接杆,L=50.8mm,一端M4-端M6螺孔

4

PCA31-S

接杆底盘M6螺栓

4

CFP1-S【M6】

Ø1英寸接杆,L=25.4mm,抬升凹面镜底座使用

8

PFC-8-S

接杆垫高块,L=8mm,抬升凹面镜底座使用

8

M-BASE-C

叉式压板固定接杆支架位置

12

光斑观察白屏板

PIS-A2

白板:148*90*4.4mm

1

CFP1-S【M4】

白屏板接杆,Ø1英寸L=25.4mm

1

工具配件

MX2【绿光】

激光准绳仪,360°激光参考准绳辅助测量和光路校准

1

SPW-ST

扳手工具架,含0.9~5mm的球头起子和六角扳手

1

MSR50

磁性卷尺,L=50cm

2

螺丝包

附赠

1

 



OEDU-GSME 纹影法实验演示套件

用于展示流体中因密度变化引起的折射率变化;

利用光束在不均匀介质中的偏折来捕捉密度变化;

通过将这种微小偏折转化为图像明暗变化,可视化原本不可见的流体现象;

应用于空气动力学、燃烧研究、流体力学等领域;

套件支持三种经典纹影光路搭建方案,是可视化流体密度变化的教学演示与基础实验。

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