纹影光学的应用
发布时间：2025-09-22 17:04:48 阅读数： 130
纹影光学以其最原始的形式自17世纪就已存在。虽然最基本的纹影光学如今已不多见，一些旧的应用也不再适用，但更先进的系统一直在不断开发，并带来了新的应用——其中大部分集中在工程和航空航天工业，尤其侧重于涉及空气和透明介质流动的应用。在本文中，我们将探讨纹影光学在这些行业中的一些应用。
什么是纹影光学？
纹影系统有基础版和高级版之分，但现代应用通常使用更先进的系统。纹影光学系统测量空气或其他透明介质折射率的变化，从而能够对物体周围的流动模式进行成像——这项技术不仅可用于确定气流本身的特性，还可用于评估物体在特定气流环境中的行为（例如，用于确定物体是否具备足够的空气动力学性能以适应其应用）。
为了使这些系统提供这些信息，一束光通过狭缝照射并聚焦到测试区域一端（即对气流进行成像的区域）的镜子上。然后，这束光穿过测试区域，经过遮光器并到达一片薄金属片上。位于遮光器后面（镜子正前方）的是一个用于拍摄图像的摄像头。通过检测气流中折射率的任何变化即可对气流进行成像。当气流遇到物体时就会发生这种情况，方向的变化（和折射）会导致更多光（在一个或多个方向上）穿过遮光器并成像为光线条纹 - 其中图像的强度取决于折射程度和与发生折射的镜子的距离。
纹影光学的应用
航天
纹影光学技术在航空航天领域应用广泛。纹影光学技术通常在风洞中进行，可用于观察飞机周围气流的影响。这通常通过对飞机周围空气流动进行成像来确定飞机的空气动力学性能，并使制造商能够根据结果修改设计，从而制造出更符合空气动力学的飞机。纹影光学技术还可用于测定飞机起飞时的气流，以了解飞机从地面升空的效率。航空航天设计的其他领域也受益于纹影光学技术的应用，包括超音速飞机冲击波的可视化以及飞机内部热对流的可视化。
玻璃
纹影光学技术可用作质量控制手段，用于检查玻璃板是否存在缺陷及其他可能影响其性能的问题，尤其适用于非晶态玻璃且易受缺陷影响的情况。纹影光学技术可用于检查玻璃板表面不同位置的厚度变化、表面波纹、内部应变、气泡、内部温度梯度，以及玻璃中是否存在外部固体颗粒（例如石子等），以及玻璃熔体是否存在不规则混合。
内燃机
虽然纹影光学的应用并不明显，但它也可用于测量内燃机内部的各个方面和过程。它们在内燃机中最常见的子应用是捕捉燃油喷射器的喷雾蒸发和喷雾干扰，以及燃料和空气在发动机内混合时对点火和点火火焰形成的影响。纹影光学的另一个应用领域是确定电极形状对点火过程的影响——纹影光学可用于确定当电极形状改变时，电弧放电如何变化，以及能量传输效率如何变化。
材料测试
纹影光学系统种类繁多，有些系统已将其原理与其他技术（例如干涉测量法）相结合。干涉测量法已成为一种用于确定材料表面是否存在不均匀性（或不平整性）的技术。类似于空气被物体折射，物体表面的小凸起会折射照射到表面的光线，并产生描绘这些表面偏差的阴影图案。
