全息干涉技術(shù)在氣動光學(xué)效應(yīng)研究中的應(yīng)用.pdf

1、1948年，物理學(xué)家伽柏(Gabor)在改善電子顯微鏡成像質(zhì)量的研究中，在前人的啟發(fā)下，發(fā)明了全息照相技術(shù)。全息干涉技術(shù)的出現(xiàn)，使它作為干涉計量技術(shù)的進(jìn)展是驚人的，它能夠用干涉方法把不同瞬間存在的任意兩個波形進(jìn)行比較，從而實現(xiàn)對各種對象的定量測量。到現(xiàn)在，全息干涉技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各個領(lǐng)域之中，本研究的氣動光學(xué)效應(yīng)也正在成為它的應(yīng)用范圍。
　　 在氣動光學(xué)效應(yīng)研究的范疇內(nèi)，無論是如激光器輸出類的主動光學(xué)系統(tǒng)，還是如跟蹤瞄準(zhǔn)之類

2、的被動光學(xué)系統(tǒng)，氣動光學(xué)現(xiàn)象都是由于輸入輸出外環(huán)境空氣動力流場中折射率脈動變化所引起的。這樣導(dǎo)致的結(jié)果是，被動光學(xué)系統(tǒng)光電器件接受的圖像位移變形或者使光學(xué)信號減弱并使跟蹤發(fā)生偏差，主動光學(xué)系統(tǒng)則導(dǎo)致其能量減弱、失去攻擊力或聚焦點偏離攻擊目標(biāo)。氣動光學(xué)技術(shù)就是要通過氣動試驗和仿真計算等方法，找到針對這一現(xiàn)象的最基礎(chǔ)性的解決方法。影響流場介質(zhì)光學(xué)傳輸最直接的折射率變化因素，即是物體在高速飛行時其復(fù)雜密度場的變化的結(jié)果，氣動光學(xué)效應(yīng)地面模擬測

3、試研究工作也主要針對光線穿過高溫和湍流、激波等復(fù)雜流場作定性顯示和定量測量研究而開展的，它可為高速飛行彈體的相關(guān)技術(shù)發(fā)展提供技術(shù)支持。隨著國防現(xiàn)代化的需要，以及航天航空工業(yè)的迅速發(fā)展，諸如紅外準(zhǔn)確制導(dǎo)技術(shù)所牽引的氣動光學(xué)研究，已經(jīng)得到越來越多的重視。
　　 本文的研究是國內(nèi)首次全面系統(tǒng)地將全息干涉技術(shù)應(yīng)用于氣動光學(xué)實驗研究。所涉及的氣動光學(xué)效應(yīng)的研究主要是地面模擬實驗范疇內(nèi)的測試方法的研究，本研究中，全息干涉方法涉及氣動光學(xué)研究

4、的諸多領(lǐng)域，貫穿氣動光學(xué)研究的始終，能很好地為氣動光學(xué)效應(yīng)研究服務(wù)，主要從以下幾個方面進(jìn)行實驗研究：一、使全息干涉方法從實驗室走向大型風(fēng)洞試驗，對物體外側(cè)激波對彈體及彈體周圍密度場的影響進(jìn)行研究；二、飛行體窗口外側(cè)彈頭冷卻液和湍流層對穿越彈體窗口光線的相位及振幅的影響研究，以便為光學(xué)校正提供有力的支持；三、為氣動光學(xué)仿真計算提供試驗驗證。
　　 全息干涉技術(shù)完全能在氣動光學(xué)相關(guān)研究中發(fā)揮重要作用，這主要是由全息干涉技術(shù)自身的特點

5、決定的：首先，全息干涉技術(shù)屬于同光路比較，對光學(xué)器件要求較低，這對于部分相位差較小的氣動光學(xué)研究以及大型風(fēng)洞干擾較大的現(xiàn)場試驗來說，非常重要也非常必要；其次，對人為加入相位變化的有限全息干涉條紋圖來說，可以很好地實現(xiàn)定量化數(shù)據(jù)處理；最后，全息本身就是一種很好的三維空間凍結(jié)技術(shù)，這對于湍流流場的三維特性研究具有重要意義，這部分工作在今后也必將有重大突破和發(fā)展。從實驗的結(jié)果以及與其它方法得到的結(jié)果的對比可以看到，在氣動光學(xué)的機(jī)理研究、氣動校