纹影法测量气体密度模板.doc

纹影法测量气体密度
试验目标
1．了解纹影仪原理和纹影仪结构
2．掌握纹影仪基础调整方法
二、试验设备
纹影仪、酒精灯、CCD、计算机
三、试验原理
依据讲义第九章介绍，纹影仪测量了沿刀口垂直方向密度梯度。本试验中用纹影仪观察酒精灯火焰形成温度场。因为我们近似认为火焰中是等压，所以温度T正比于密度ρ。用纹影仪一样能够测量火焰温度场。现在纹影仪测得是刀口垂直方向温度梯度。
试验步骤
首先应复习讲义中相关纹影法原理介绍。
安装好纹影仪两块球面反射镜M1和M2，确定光源S位置，应使光源S在球面反射镜M1焦点处（球面反射镜焦距为1. 5米，口径为φ200毫米）。
调整球面反射镜M2，找到光源S像I。因为M1和M2焦距相同，所以S到M1距离应等于I到M2距离。假如不等，应反复调整S位置。
安装CCD并和计算机正确连接，接通电源，打开LIVE3000应用软件，即可在计算机显示器上观察到视场图象。
把刀口安装在光源像I处，调整刀口，切割光源像I。当刀口K在M2焦点处时，调整刀口K，在计算机显示器上应观察到视场图象亮度均匀改变。假如视场不是均匀改变，而是从一边先变暗或变亮，说明刀口K位置不对。
把酒精灯放在光路中点燃，调整CCD焦距，使图象清楚。改变刀口位置和方向，观察图象有何差异。可用计算机采集录影或单幅图象。
注意事项
因为球面反射镜表面镀膜，千万不可用手触摸或擦拭镜面，以免损坏表面镀层。
　 第十章 火焰摄影技术和压力统计法
§10．1 火焰摄影技术
　　 在无烟炱或其它染色物如钠火焰中，最明亮区域就是燃烧波化学反应区。燃烧波直接摄影技术，除了火焰光度未必能满足很短曝光时间要求以外，没有提出部分特殊问题。这对于氢焰尤其正确，因为这种火焰除了爆震波高温和压力外，从可见光范围来看通常全部太暗淡了。一氧化碳—氧混合物火焰要比烃—氧火焰稍弱部分，但对直接摄影来说，其光强通常是足够了。火焰直接摄影很多实例照片已转载在本书中。
　　 在外光源光亮地照明下，气流因飘浮尘埃颗粒而能见到。在使用频闪观察光时，在照片上颗粒轨迹是以间断线状出现，间隔长度就是颗粒速度度量。几张这种照片已翻印在本书中。这种颗粒应该细小到足以能跟随流体加速和改变流向，尤其是在燃烧波L：出现颗粒更应如此。
　　 温差所造成密度差和由气体成份不一样所造成较小密度差，均适用三种摄影方法来观察。这二种摄影方法是：TOpler纹影法[1]、DvOrak阴影法[2]和干涉仪法[3]，这些方法将分别在下面各小节中评述。
　　 1．Topler纹影法
　　 这种方法原理将借助于图310上三张图来叙述。图310(a)所表示是一个光源、一个透镜(以后称作纹影透镜)和这个光源像。图上表明了按通常作图得到有限光线锥。现在关键是注意在透镜主平面上任一点处所起源每一光束全部对着光源像。从透镜末端来两束光束其夹角为O。在图310(&)及(c)上全部画出一束这种光束来说明。从图看到插入了一块小角度棱镜。在插入棱镜之前，光