半导体照明于流体力学的应用
应用背景
在各类飞行器的空气动力学实验中,模型表面的压力分布往往是最重要的物理量之一。准确获得压力场的实验结果,对于研究具体流动现象、计算模型气动载荷分布等方面都具有重要的意义。
传统的测压手段以接触式测量方法为主,这种方法存在价格昂贵、损坏被测面形状特征等缺陷。上世纪80年代出现的一种光学式测压技术,即压敏漆技术(Pressure Sensitive Paint,PSP)。目前,PSP 技术的应用已涵盖航空航天飞行器表面压力分布测量、直升机旋翼表面压力分布测量、航空发动机风扇/压气机叶片、汽车制造等表面压力分布测量、复杂流动机理研究等众多领域。
PSP 中含有一种具有压力敏感性的特殊发光材料,当PSP受到特定波长的激发光照射时,会吸收激发光的能量并发射出波长更长的发射光,该过程称为 PSP 的光致发光过程。在空气环境中,由于“氧猝灭”效应,PSP 的光致发光过程受到周围环境中空气压力(本质是氧分压)的影响。因此,通过建立 PSP 光致发光的光学特性与压力的定量关系,就能够实现对模型表面压力的测量。PSP 技术的典型测量系统如下图所示。为了获得准确测试结果,要求激发光源具备 99.9% 以上的稳定性,同时对光斑的均匀性、光源开关响应速度、辐照强度提出苛刻的需求。
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定制紫外LED激励光源系统
友思特为国内某部研制了一款紫外 LED 激励光源系统,为了满足使用需求,我们做了光学设计及测试,具体如下:
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与国外同类高端光源对比
在光源稳定性方面,友思特从散热、控制、元器件等方面进行了研究,通过实验,我们获得了优于国外同行高端光源的稳定性指标。
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结果
友思特伙伴开发的光源已经广泛应用于流体力学中的 PSP/TSP 应用中,已涵盖航空航天飞行器表面压力分布测量、直升机旋翼表面压力分布测量、航空发动机风扇/压气机叶片、汽车制造等表面压力分布测量、复杂流动机理研究等众多领域。
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