虹科案例|高稳定紫外LED光源助力流体力学PSP技术

今天小编带大家了解一下在流体力学相关领域大放异彩的高稳定性UV-LED！

背景提要

流体力学是研究流体（液体、气体和等离子体）的力学及其作用力的一门物理学科。空气动力学作为其中的一个分支，通过分析气态流体的运动以及作用在穿过这种流体的物体的力，从而解释控制飞机、火箭和导弹飞行的原理。它还涉及各类飞行器、汽车、高速火车和轮船的设计，以及桥梁和高层建筑的结构建造，以提高对强风的抵抗力。20世纪初，飞机的出现极大地促进了空气动力学的发展。通过流体力学的实验与理论，可以揭示飞行器周围的压力分布、受力情况与阻力问题。目前，飞行器动力设计主要依赖于理论研究估算、设计师经验，以及最为主要的风洞试验。风洞试验依据运动的相对性原理，将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中，人为制造气流流过，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，通过示踪方法或光学方法对气体流动进行观察，以获取试验数据。

压敏漆（PSP）技术

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，然而这种方法价格昂贵、且需要接触表面，因此在测量过程中容易损坏被测面的形状特征。上世纪80年代出现了一种光学式测压技术，为压敏漆技术（Pressure Sensitive Paint，PSP）。该技术具有无接触探测的优势，目前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。

为了获得准确测试结果，通常要求激发光源具备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。

虹科高稳定性紫外LED激励光源

虹科为某客户的PSP测试系统定制的紫外LED光源采用了独特的光学设计方案，在电源驱动方案中加入了双闭环设计（模拟与数字）、温度控制模块以及LED光源光功率控制模块，通过专有的反馈算法，提升激励光源输出辐照度的稳定性，实现了每小时<1‰的稳定光谱输出与>96%的光源均匀性。

（1）光线追迹过程；（2）光学镜筒结构；（3）目标光斑；（4）光斑辐照度值采集位置

光源均匀性>96%

与市场上的其他解决方案相比，该紫外LED光源采用的超高稳定度光源驱动技术具有很大的优势：

系统全自动、快速、稳定，可以同时或分别控制不同波长的LED光源，功率范围大（1W-5000W），可通过PWM方法实现10%-100%的稳态调光，光强度响应速度<500ns（变化90%时），使用过程中无需预热、无需校准，节省了大量时间。

在光源稳定性方面，此紫外LED光源通过对散热、控制、元器件等方面进行的研究与实验，其发光强度稳定性≥99.92%，各项指标均优于国外同行高端光源。

光源稳定性对比实验

（左）虹科LED光源稳定性；（右）国外某光源稳定性目前，虹科提供的高稳定性紫外LED激励光源已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。

产品特点小结

虹科紫外LED光源采用专业的超高稳定度光源驱动技术，其具有以下显著特点：

优异的光学特性：光源稳定性≥99.92%，光源均匀性>96%，快响应速度

可变焦输出

可根据光谱定制

无需预热即可使用