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聚焦纹影仪是一种基于光折射原理的光学测量设备，用于可视化透明介质中的密度梯度变化(如气体流动、热对流等)。其安装需结合机械稳定性、光路准直性和电气安全性，以下是分步骤的详细安装流程：
一、前期准备与设备检查
1. 工具与材料清单
- 通用工具：扳手、螺丝刀、水平尺、激光指示器(或十字叉丝靶)、卷尺、手套、防尘布。
- 专用配件：可调支架、反射镜架、聚焦透镜组、刀口组件、光源(LED/激光)、电源线、数据采集系统(CCD相机或光电传感器)。
- 辅助设备：计算机(预装控制软件)、接地线、遮光帘。
2. 设备检查
- 核对所有光学元件(如反射镜、透镜、刀口)是否洁净无划痕，必要时用镜头纸清洁。
- 检查光源亮度及均匀性，确保无闪烁或暗区。
- 验证机械部件(如支架、导轨)的完整性，螺纹孔位需匹配。
二、机械结构组装
1. 平台搭建与水平调整
- 将主支撑平台置于稳定桌面或实验台上，使用水平尺调整至水平状态(误差<0.5°)。
- 固定光源模块于平台一端，确保光源发射端与光轴垂直(可通过激光指示器辅助调整)。
2. 光路支柱安装
- 按设计图纸布局支柱，间距需满足光路长度要求(典型纹影系统光程为0.5-2米)。
- 使用可调支架安装反射镜(45°倾斜)，保证镜面中心与光轴重合。
3. 关键组件定位
- 刀口组件：置于最后一反射镜后方，刀口方向需与光轴垂直，并通过微调螺杆实现刃口位置的精准移动(用于调节灵敏度)。
- 聚焦透镜组：安装在刀口前10-20 cm处，透镜焦距需匹配被测场尺寸(例如，50 mm透镜适用于小尺度流场)。
- 成像屏/相机：位于透镜焦平面处，确保CCD靶面与光轴垂直。
三、光路准直与调试
1. 粗调光路
- 开启光源，观察光线是否依次通过各反射镜中心。若偏离，需调整镜架俯仰角和水平转角。
- 在刀口前放置网格靶(或白屏)，初步检查光斑形状是否对称。
2. 精细准直
- 反射镜调整：通过激光束或十字叉丝靶，逐个调节反射镜，使入射光与反射光严格重合(使用“往返反射法”验证)。
- 透镜共轴校准：移动成像屏前后位置，直至光斑清晰且无渐晕效应，锁定透镜支架。
- 刀口对准：微调刀口至光斑中心，观察成像屏上明暗分界线是否锐利。
3. 聚焦验证
- 放置测试样品(如加热平板上方的空气层)，调整透镜与刀口间距，直至观察到清晰的流场折射条纹。
- 若条纹模糊，可微调透镜焦距或刀口倾角(通常刀口与光轴夹角≤5°)。
四、电气与软件配置
1. 线路连接
- 光源接入稳压电源，接地线可靠连接以避免电磁干扰。
- 相机通过USB或网线连接计算机，安装配套驱动软件(如Image-Pro Plus、NI LabVIEW)。
2. 参数设置
- 光源调节：调整亮度至合适值(避免过曝)，激光光源需配合扩束镜均匀照射。
- 相机参数：设置曝光时间(典型值10-100 ms)、分辨率(≥1024×1024像素)及触发模式(连续/单帧)。
- 刀口控制：若为电动刀口，需在软件中设定刃口移动速度(通常0.1-1 mm/s)。
五、系统校准与测试
1. 基准标定
- 移除样品，用均匀介质(如静止空气)拍摄背景图像，作为参考基准。
- 调整刀口位置，使背景亮度均匀性误差<5%。
2. 功能验证
- 动态测试：引入扰动源(如吹气、加热片)，观察条纹变形是否符合物理预期(如热空气上升导致条纹向上弯曲)。
- 分辨率测试：使用标准干涉条纹板或分辨率靶，评估系统空间分辨率(通常需达到10-20线对/mm)。
3. 数据记录
- 保存典型工况下的图像(如.bmp或.tif格式)，标注实验条件(环境温度、光源强度等)。
- 通过软件分析条纹位移量，换算密度场分布(需结合标定公式)。
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