双频光栅剪切干涉仪及其在流动显示中的应用

一种可用于风洞流场显示的双频光栅剪切干涉仪,它是在普通光栅干涉仪的基础上发展起来的一种用于光学检验和测量的干涉装置,其结构简单,容易调整,风洞流场显示中使用的各种纹影仪均可方便地进行改装。这种干涉仪的关键部件是一块带有两个不同空间频率的全息光栅,该光栅可以在普通光学实验室制作而无需任何精密的光学或机械加工,因此,与共它干涉仪相比,双频光栅剪切干涉仪更为经济实用。它的制作方法和剪切干涉原理,以及使用过程中发生的像畸变修正方法都作了介绍,并给出了在激波风洞流场显示中的初步实验结果。     

三维位移场测量的贴片云纹干涉法

三维位移场测量的贴片云纹干涉法是用多束准直相干光同时入射到贴有全息胶片的试件表面,并记录由其相互干涉形成的三组频率不同、方向不同的全息光栅。若对试件加载前后两次曝光,可得到含有试件三维位移场(u,v,w)的三组云纹图。利用光栅衍射方向的差异,容易在三个彼此分开的方向上观察到三组云纹,由此可定量分析试件的三维位移,无需进行复杂的光学滤波处理。文中给出了严格的理论推导和实验验证。     

贴片云纹干涉法测量离面位移及振动

将全息胶片用特种胶粘贴到试件表面,用加载前后两次曝光法得到全息云纹,然后使胶片与测试对象分离后进行处理,这种可分离处理的贴片云纹干涉法在面内位移及应变场测量中已获得成功应用。它具有实验周期短、工艺简单、测量精度高等优点。本文首次提出采用非对称双光束入射贴片云纹干涉法,在忽略较小面内位移影响的前提下可获得离面位移及振幅场。文中用付里叶光学验证了面内位移定量公式,推导了离面位移及振动的计算公式,并对测量精度及灵敏度作了讨论。最后给出了对悬臂梁挠度及矩形板横向振动的测试结果。本文的工作扩大了贴片云纹干涉法的应用范围,对工程实际应用具有一定价值。     

单光束直入射云纹干涉计量 --云纹相机和云纹显微镜

本文用傅氏光学原理分析了光栅在斜入射与直入射之间的关系，提出了直入射云纹光路及其干涉原理。此光路除了继承斜入射波前干涉原理和有相同灵敏度外，还具有结构简化、紧凑，集光源到CCD成像为一体的特点，从而设计了云纹相机（f=300-2400线／毫米）和云纹显微镜（f=12000线／毫米或灵敏度＝83.3纳米／线），实现了云纹测量仪器化，至此云纹实验勿需再采用分离元件在实验室的全息平台上进行，而可用于现场。本文最后分析了光栅恰如－精密度尺，用于变形测量，但度尺与被测物不应为同一量级，因变形高频信号将被转换为衰逝波被光栅所阻挡，根据目前各相关技术发展的详实资料及光测力学的需求，提出可行的纳米级光栅和超紫外云纹，这将是新世纪研究微观断裂力学的一个方向。     

激波过弯道绕双圆柱流场

采用单曝光光栅干涉或双曝光光栅干涉，研究激波过弯道绕双圆柱传播的微波流场。采用单曝光法，成功显示入射激波到第一圆柱上的反射、绕射，到达第二圆柱上的反射、绕射。在同一底片上采用双次曝光，第一次脉冲记录直道上的平面波，第二次脉冲记录激渡过弯道绕双圆柱流场。这些照片对于研究反射、绕射及它们边界的相互作用是很有用的。     

湍流流场双向全息干涉测量

多方向全息干涉法是获得三维流场重构数据的较好方法,采用离轴式像面全息干涉技术从正交两方向对同一流场进行显示,得到了模型流场清晰的序列全息干涉图,可用于三维重构数据提取的需要.同时,采用CFI仿真结果进行对比验证.通过对该研究的总结和分析,为今后多向(≥6方向)全息干涉技术测量湍流流场奠定了基础,同时也提出了下一步工作的相关想法.     

获得等和线的一种简易方法

本文提出在激光全息光弹性方法实验中获得等和线的一种简易方法。文中把一般全息光弹性仪的光路作了改进。把物光光路排列成类似普通光弹性仪的光路。在这个光路中来自分光镜的圆偏振光依次通过扩束镜,准直镜,模型,退偏振漫射器、四分之一波片和线偏振器,最后到达全息干版作为物光。参考光也来自分光镜,在分光镜处它与物光是同旋的圆偏振光。按照这样排列光路,不管模型上是否加有载荷,当用激光全息的单曝光全息图再现时,只能看到模型的像而看不到干涉条纹。如果用两次曝光全息光弹性法所得到的全息图再现,一次曝光是模型上未加载荷,另一次曝光是模型上受有载荷,这时能看到干涉条纹。如果由于受载而模型的厚度发生变化,这时的干涉条纹就是等和线。 文中用琼斯运算作了分析,并且给出径向受压圆环的实验结果。     

一种新的多通道全息干涉计量术

旋转光楔多重全息术，是利用置于平面参考光波光路上的旋转光楔，调制其传播方向，实现多参考光编码记录获得多重全息图，当用平面波垂直入射再现时，就能从理论上分析出再现像的分布、分离条件及估算的通道数等。这种技术用在全息干涉计量上，就是一种新的多通道全息干涉计量术。本文给出这种新技术在时间平均和双曝全息干涉计量上的应用，并讨论了在单次曝光全息干涉计量（实时法）上的应用。实验结果说明，这种新技术是完全可行的     

“三维辅镜全息检测技术”通过鉴定

“三维辅镜全息检测技术”通过鉴定我校理学院蔡云良等承担的“三维辅镜全息检测技术”，通过了由航空工业总公司组织的技术鉴定。三维辅镜全息检测技术是一种新颖的全息检测技术。在较差的测试环境和使用连续波激光器作为相干光源的条件下，可对柔性较大尺寸工作的振动、...     

Lau效应的扩展及其在位移测量中的应用

本文研究在扩展光照明下双光栅的相互作用，将光栅间的相互作用作为光栅对光栅的成像过程，基于非相干成像理论导出了成像条件，分析了成像特性。这种光栅成像可作为是对Ｌａｕ效应的进一步扩展。本文进而研究了这种原理在位移测量中的应用，导出基于这种光栅成像原理的光栅位移传感器的莫尔条纹方程，并对位移传感器进行了实验。结果表明，这种光栅位移传感器具有结构简单，无需采用准直光源照明，并且能在大光栅间隙下工作的特点。     

高速公路隔离栅及其它钢网的流化床浸塑工艺

聚乙烯粉末可用于金属耐磨、耐冲击、防腐涂层。本课题采用粉末流化床浸塑技术，在高速公路隔离栅表面涂装一层均匀、致密的聚乙烯涂层，以提高隔离栅的使用寿命。试验主要对涂层性能影响较大的工艺参数，即工件预热温度、空停时间、塑化温度、塑化时间进行了研究，所得的具体参数，为高速公路隔离栅的浸塑自动生产线的设计提供了依据。     

基于FBG传感器的固体火箭发动机结构健康监测技术

讨论光纤布拉格光栅(FBG)传感技术用于固体火箭发动机结构应变场、温度场和损伤状况健康监测的可行性。分析了利用FBG传感器组成固体火箭发动机结构健康监测系统的关键技术问题,包括光纤传感器的工艺集成,光纤传感网络的最优化布置,分布式传感器信号的解耦与处理等,并给出一些研究结论和初步解决方案。基于FBG传感器的健康监测系统在固体火箭发动机领域显示了良好的应用前景。     

飞艇模型腹撑支架干扰修正方法研究

对某型飞艇刚性模型的腹撑支架干扰进行了试验研究和数值计算研究。风洞试验采用单点腹撑系统支撑模型,获得飞艇的气动力数据,并通过镜像两步法获得支架干扰量,但是试验无法扣除镜像支架与主支架之间的二次干扰,会给试验数据的支架干扰修正带来一定误差。故采用数值计算方法,对飞艇模型、飞艇模型带腹撑支架、反装模型带腹撑支架、反装模型带腹撑支架和镜像支架等状态下的气动特性进行模拟,获得支架对飞艇绕流场的影响,以及净支架干扰量和二次干扰量的大小,并将计算结果与试验结果对比。对比结果表明,在支架对飞艇气动特性的影响规律上试验与计算结论一致,但在具体数值上二者存在明显差异,表明二次干扰量不可忽视,应在飞艇试验数据的支架干扰修正中予以扣除。     

终端短路涂层金属圆波导的电磁散射特性分析

本文用光学法与广义散射矩阵技术相结合的方法,根据波导在入射平面电磁波照射下所激励的波导模式,分析了终端短路金属圆波导的电磁散射特性。在此基础上,假设金属波导内壁涂层厚度τ远小于波导半径a,且波导入口段的涂层厚度从零线性增加至τ,运用微扰法求出终端短路涂层金属圆波导内各波导模的传播常数,从而获得涂层圆波导的电磁散射特性。通过计算机仿真,计算了终端短路涂层金属圆波导的雷达截面(RCS),并与相同条件下内壁无涂层金属圆波导的雷达截面进行比较,结果令人满意。     

轴对称层流到湍流转捩区间速度和温度的振荡统计特性研究

热力学平衡系统连续相变的理论方法,被推广用来讨论圆管内轴对称层流到湍流转捩区间的流动和振荡特性。假设在转捩区间径向脉动速度与充分发展区的湍流在数值上完全相同,在每一个截面上转捩流动可以看成是充分发展区的层流和湍流的合成流动。湍流成分的合成比例作为序参数用来定义合成流动。引入合成比例的振荡后,运用最小熵产生准则得到一个可以描述转捩行为的方程。采用相同的处理方法讨论了加热圆管内转捩区间的对流传热特性。在圆管内的流动和对流传热允许相似和独立的转捩过程,在转捩区间宏观振荡同时具有随机性和确定性。最后与实验进行了对比,包括流动和传热实验得到的测量结果。     

类水滴进口高超内收缩进气道参数化分析

基于马赫数分布规律可控的轴对称基准流场,使用流线追踪和截面渐变方法设计了进口截面形状非对称的类水滴形进口转圆形出口高超内收缩进气道,研究了设计参数横向位置d,纵向位置h和进口形状曲线参数a对性能的影响规律。在相同约束条件下对比了类水滴形进口进气道与常规矩形转圆、方形转圆进气道的性能差异。结果表明:在设计点,所研究的设计参数对类水滴进口进气道总体性能影响显著;在捕获面积和内收缩比相同的情况下,类水滴进口进气道综合性能明显优于常规矩形转圆、方形转圆进气道。     

低雷达散射截面机身的气动特性研究

本文通过对三个具有低雷达散射截面(RCS)隐身特性的“板块”多边形截面机身模型及通常的圆截面机身模型进行的低速气动特性的研究,包括迎角直到50°的低速风洞测力试验、水洞流谱试验及初步的工程估算结果与实验结果的比较,发现多边形截面机身不但具有良好的隐身特性,而且其气动特性也并不比圆截面机身差,其升力特性及最大升阻比大大优于圆截面机身;同时,在大迎角零侧滑条件下,能产生稳定的侧力,其值大于圆截面机身的侧力,发生迎角小于圆截面机身的发生迎角。多边形截面机身的气动力计算方法目前尚不成熟。本文建议在小展弦比机翼的计算方法基础上,按相应截面的外形特征给出修正方法,其计算结果接近实验结果。