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聚焦紋影儀安裝流程詳解

來源:四川物科光學精密機械有限公司   2025年07月22日 09:27  
  聚焦紋影儀是一種基于光折射原理的光學測量設(shè)備,用于可視化透明介質(zhì)中的密度梯度變化(如氣體流動、熱對流等)。其安裝需結(jié)合機械穩(wěn)定性、光路準直性和電氣安全性,以下是分步驟的詳細安裝流程:
  一、前期準備與設(shè)備檢查
  1. 工具與材料清單
  - 通用工具:扳手、螺絲刀、水平尺、激光指示器(或十字叉絲靶)、卷尺、手套、防塵布。
  - 專用配件:可調(diào)支架、反射鏡架、聚焦透鏡組、刀口組件、光源(LED/激光)、電源線、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(CCD相機或光電傳感器)。
  - 輔助設(shè)備:計算機(預(yù)裝控制軟件)、接地線、遮光簾。
  2. 設(shè)備檢查
  - 核對所有光學元件(如反射鏡、透鏡、刀口)是否潔凈無劃痕,必要時用鏡頭紙清潔。
  - 檢查光源亮度及均勻性,確保無閃爍或暗區(qū)。
  - 驗證機械部件(如支架、導(dǎo)軌)的完整性,螺紋孔位需匹配。
  二、機械結(jié)構(gòu)組裝
  1. 平臺搭建與水平調(diào)整
  - 將主支撐平臺置于穩(wěn)定桌面或?qū)嶒炁_上,使用水平尺調(diào)整至水平狀態(tài)(誤差<0.5°)。
  - 固定光源模塊于平臺一端,確保光源發(fā)射端與光軸垂直(可通過激光指示器輔助調(diào)整)。
  2. 光路支柱安裝
  - 按設(shè)計圖紙布局支柱,間距需滿足光路長度要求(典型紋影系統(tǒng)光程為0.5-2米)。
  - 使用可調(diào)支架安裝反射鏡(45°傾斜),保證鏡面中心與光軸重合。
  3. 關(guān)鍵組件定位
  - 刀口組件:置于最后一反射鏡后方,刀口方向需與光軸垂直,并通過微調(diào)螺桿實現(xiàn)刃口位置的精準移動(用于調(diào)節(jié)靈敏度)。
  - 聚焦透鏡組:安裝在刀口前10-20 cm處,透鏡焦距需匹配被測場尺寸(例如,50 mm透鏡適用于小尺度流場)。
  - 成像屏/相機:位于透鏡焦平面處,確保CCD靶面與光軸垂直。
  三、光路準直與調(diào)試
  1. 粗調(diào)光路
  - 開啟光源,觀察光線是否依次通過各反射鏡中心。若偏離,需調(diào)整鏡架俯仰角和水平轉(zhuǎn)角。
  - 在刀口前放置網(wǎng)格靶(或白屏),初步檢查光斑形狀是否對稱。
  2. 精細準直
  - 反射鏡調(diào)整:通過激光束或十字叉絲靶,逐個調(diào)節(jié)反射鏡,使入射光與反射光嚴格重合(使用“往返反射法”驗證)。
  - 透鏡共軸校準:移動成像屏前后位置,直至光斑清晰且無漸暈效應(yīng),鎖定透鏡支架。
  - 刀口對準:微調(diào)刀口至光斑中心,觀察成像屏上明暗分界線是否銳利。
  3. 聚焦驗證
  - 放置測試樣品(如加熱平板上方的空氣層),調(diào)整透鏡與刀口間距,直至觀察到清晰的流場折射條紋。
  - 若條紋模糊,可微調(diào)透鏡焦距或刀口傾角(通常刀口與光軸夾角≤5°)。
  四、電氣與軟件配置
  1. 線路連接
  - 光源接入穩(wěn)壓電源,接地線可靠連接以避免電磁干擾。
  - 相機通過USB或網(wǎng)線連接計算機,安裝配套驅(qū)動軟件(如Image-Pro Plus、NI LabVIEW)。
  2. 參數(shù)設(shè)置
  - 光源調(diào)節(jié):調(diào)整亮度至合適值(避免過曝),激光光源需配合擴束鏡均勻照射。
  - 相機參數(shù):設(shè)置曝光時間(典型值10-100 ms)、分辨率(≥1024×1024像素)及觸發(fā)模式(連續(xù)/單幀)。
  - 刀口控制:若為電動刀口,需在軟件中設(shè)定刃口移動速度(通常0.1-1 mm/s)。
  五、系統(tǒng)校準與測試
  1. 基準標定
  - 移除樣品,用均勻介質(zhì)(如靜止空氣)拍攝背景圖像,作為參考基準。
  - 調(diào)整刀口位置,使背景亮度均勻性誤差<5%。
  2. 功能驗證
  - 動態(tài)測試:引入擾動源(如吹氣、加熱片),觀察條紋變形是否符合物理預(yù)期(如熱空氣上升導(dǎo)致條紋向上彎曲)。
  - 分辨率測試:使用標準干涉條紋板或分辨率靶,評估系統(tǒng)空間分辨率(通常需達到10-20線對/mm)。
  3. 數(shù)據(jù)記錄
  - 保存典型工況下的圖像(如.bmp或.tif格式),標注實驗條件(環(huán)境溫度、光源強度等)。
  - 通過軟件分析條紋位移量,換算密度場分布(需結(jié)合標定公式)。

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