高穩(wěn)定紫外LED光源助力流體力學(xué)PSP技術(shù)

虹科LUMENCOR固態(tài)光源在生物研究與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)了諸多優(yōu)勢(shì)，今天小編帶大家了解一下在流體力學(xué)相關(guān)領(lǐng)域大放異彩的高穩(wěn)定性UV-LED！

背景提要

流體力學(xué)是研究流體（液體、氣體和等離子體）的力學(xué)及其作用力的一門物理學(xué)科?？諝鈩?dòng)力學(xué)作為其中的一個(gè)分支，通過(guò)分析氣態(tài)流體的運(yùn)動(dòng)以及作用在穿過(guò)這種流體的物體的力，從而解釋控制飛機(jī)、火箭和導(dǎo)彈飛行的原理。它還涉及各類飛行器、汽車、高速火車和輪船的設(shè)計(jì)，以及橋梁和高層建筑的結(jié)構(gòu)建造，以提高對(duì)強(qiáng)風(fēng)的抵抗力。 20世紀(jì)初，飛機(jī)的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。通過(guò)流體力學(xué)的實(shí)驗(yàn)與理論，可以揭示飛行器周圍的壓力分布、受力情況與阻力問(wèn)題。目前，飛行器動(dòng)力設(shè)計(jì)主要依賴于理論研究估算、設(shè)計(jì)師經(jīng)驗(yàn)，以及最為主要的風(fēng)洞試驗(yàn)。風(fēng)洞試驗(yàn)依據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理，將飛行器的模型或?qū)嵨锕潭ㄔ诘孛嫒斯きh(huán)境中，人為制造氣流流過(guò)，以此模擬空中各種復(fù)雜的飛行狀態(tài)，通過(guò)示蹤方法或光學(xué)方法對(duì)氣體流動(dòng)進(jìn)行觀察，以獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

壓敏漆（PSP）技術(shù)

在各類飛行器的空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，模型表面的壓力分布往往是最重要的物理量之一。準(zhǔn)確獲得壓力場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于研究具體流動(dòng)現(xiàn)象、計(jì)算模型氣動(dòng)載荷分布等方面都具有重要的意義。傳統(tǒng)的測(cè)壓手段以接觸式測(cè)量方法為主，然而這種方法價(jià)格昂貴、且需要接觸表面，因此在測(cè)量過(guò)程中容易損壞被測(cè)面的形狀特征。 上世紀(jì)80年代出現(xiàn)了一種光學(xué)式測(cè)壓技術(shù)，為壓敏漆技術(shù)（Pressure Sensitive Paint，PSP）。該技術(shù)具有無(wú)接觸探測(cè)的優(yōu)勢(shì)，目前已涵蓋航空航天飛行器表面壓力分布測(cè)量、直升機(jī)旋翼表面壓力分布測(cè)量、航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇/壓氣機(jī)葉片、汽車制造等表面壓力分布測(cè)量、復(fù)雜流動(dòng)機(jī)理研究等眾多領(lǐng)域。

PSP中含有一種具有壓力敏感性的特殊發(fā)光材料，當(dāng)PSP受到特定波長(zhǎng)的激發(fā)光照射時(shí)，會(huì)吸收激發(fā)光的能量并發(fā)射出波長(zhǎng)更長(zhǎng)的發(fā)射光，該過(guò)程稱為PSP的光致發(fā)光過(guò)程。在空氣環(huán)境中，由于“氧猝滅”效應(yīng)，PSP的光致發(fā)光過(guò)程受到周圍環(huán)境中空氣壓力（本質(zhì)是氧分壓）的影響。因此，通過(guò)建立PSP光致發(fā)光的光學(xué)特性與壓力的定量關(guān)系，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)模型表面壓力的測(cè)量。

為了獲得準(zhǔn)確測(cè)試結(jié)果，通常要求激發(fā)光源具備99.9%以上的穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)光斑的均勻性、光源開關(guān)響應(yīng)速度、輻照強(qiáng)度提出苛刻的需求。

虹科高穩(wěn)定性紫外LED激勵(lì)光源

虹科為某客戶的PSP測(cè)試系統(tǒng)定制的紫外LED光源采用了獨(dú)特的光學(xué)設(shè)計(jì)方案，在電源驅(qū)動(dòng)方案中加入了雙閉環(huán)設(shè)計(jì)（模擬與數(shù)字）、溫度控制模塊以及LED光源光功率控制模塊，通過(guò)專有的反饋算法，提升激勵(lì)光源輸出輻照度的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了每小時(shí)<1‰的穩(wěn)定光譜輸出與>96%的光源均勻性。

（1）光線追跡過(guò)程；（2）光學(xué)鏡筒結(jié)構(gòu)；（3）目標(biāo)光斑；（4）光斑輻照度值采集位置

光源均勻性>96%

與市場(chǎng)上的其他解決方案相比，該紫外LED光源采用的超高穩(wěn)定度光源驅(qū)動(dòng)技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)：

系統(tǒng)全自動(dòng)、快速、穩(wěn)定，可以同時(shí)或分別控制不同波長(zhǎng)的LED光源，功率范圍大（1W-5000W），可通過(guò)PWM方法實(shí)現(xiàn)10%-100%的穩(wěn)態(tài)調(diào)光，光強(qiáng)度響應(yīng)速度<500ns（變化90%時(shí)），使用過(guò)程中無(wú)需預(yù)熱、無(wú)需校準(zhǔn)，節(jié)省了大量時(shí)間。

在光源穩(wěn)定性方面，此紫外LED光源通過(guò)對(duì)散熱、控制、元器件等方面進(jìn)行的研究與實(shí)驗(yàn)，其發(fā)光強(qiáng)度穩(wěn)定性≥99.92%，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)外同行高端光源。

光源穩(wěn)定性對(duì)比實(shí)驗(yàn)

（左）虹科LED光源穩(wěn)定性；（右）國(guó)外某光源穩(wěn)定性 目前，虹科提供的高穩(wěn)定性紫外LED激勵(lì)光源已廣泛應(yīng)用于流體力學(xué)中的PSP/TSP應(yīng)用中，已涵蓋航空航天飛行器表面壓力分布測(cè)量、直升機(jī)旋翼表面壓力分布測(cè)量、航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇/壓氣機(jī)葉片、汽車制造等表面壓力分布測(cè)量、復(fù)雜流動(dòng)機(jī)理研究等眾多領(lǐng)域。

產(chǎn)品特點(diǎn)小結(jié)

虹科紫外LED光源采用專業(yè)的超高穩(wěn)定度光源驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其具有以下顯著特點(diǎn)：

優(yōu)異的光學(xué)特性：光源穩(wěn)定性≥99.92%，光源均勻性>96%，快響應(yīng)速度

可變焦輸出

可根據(jù)光譜定制

無(wú)需預(yù)熱即可使用

審核編輯 ：李倩