纹影仪的工作原理
背景纹影技术原理
背景纹影技术原理
背景纹影技术是一种将背景图案影响到物体上的技术，被广泛应用于
电影、游戏等媒体制作当中。
其原理是通过投影仪将预先设计好的背
景图案投影在物体表面，形成内嵌式的纹理，达到真实感。
这种技术的实现需要经过以下几个步骤。
首先，需要对需要加工的物
体进行建模、纹理贴图和白模确定，在确定目标物体时需要注意其表
面几何结构和材质。
其次，需要采集并编码环境光信息，以便后续的
纹影抠出背景图案。
在投影方面，需要通过相机深度信息获取物体表
面深度，并将背景图案计算投影到物体表面上。
需要指出的是，该技术在实现过程中还需要解决多种技术难点。
例如，投影映射时需要准确计算光线在物体表面的投影点；更关键的是处理
投影与物体表面材质的关系，保证其真实感和细节度。
较为成功使用背景纹影技术的电影作品有《阿凡达》、《魔戒》等。
同时，该技术也得到广泛的应用和发展，例如在游戏制作中，被用于
增强游戏画面的真实感和体验度。
总的来说，背景纹影技术作为一种融合了投影、深度信息、材质等技
术能力的新型视觉效果展示方式，具有既独特又实用的作用。
无疑，
它在多方面的影视制作、游戏制作等方面具有巨大的潜力和市场前景，不仅能够满足人们对美的追求，也将推动着产业的发展。
纹影仪的原理和应用是什么
纹影仪的原理和应用是什么纹影仪的原理纹影仪（Moiré interferometer）是一种用于测量物体表面形貌的仪器。
它基于干涉原理，利用纹影效应来观察物体表面的微小形变。
其原理简要概括如下：1.光源和传感器：纹影仪一般使用一个光源（如激光器）来产生一束相干光，然后使用一台摄像机或其他光学传感器来记录光的干涉图案。
2.光栅贴片：光栅贴片是纹影仪中的关键部件之一。
光栅贴片上有一系列平行且等间距的透明条纹，这些条纹称为参考光栅。
将光栅贴片固定在一个参考物体上，可以使得光栅贴片与参考物体之间保持固定的相对位置。
3.被测物体：要测量的物体放置在光栅贴片的上方，与纹影仪进行测量。
4.干涉图案：由于光栅贴片和被测物体之间的微小相对位移，光束在记录光学传感器上出现干涉图案。
这是由于参考光栅的条纹和被测物体表面的条纹形成的干涉。
5.形变分析：通过分析干涉图案，可以了解被测物体表面的微小形变。
通过对光干涉图案进行处理和计算，可以获得物体表面形貌的信息，如形变、位移、曲率等。
纹影仪的应用纹影仪可以在很多领域中应用，以下是一些常见的应用：1. 表面形貌测量•纹影仪可以用于测量机械零件、液晶显示屏、半导体芯片等物体的表面形貌。
通过观察干涉图案和进行计算处理，可以得到物体表面的精确形貌信息，用于质量控制和产品改进。
2. 材料力学性质研究•纹影仪可以用于研究材料的力学性质。
通过测量材料表面的形变情况，可以获取材料的应变和应力分布，进而研究材料的力学行为和性能。
3. 生物医学研究•纹影仪在生物医学研究中也有广泛应用。
例如，可以用于测量人体皮肤的形变情况，研究皮肤的弹性性质。
此外，纹影仪还可以用于生物组织的形变测量，对生物力学特性进行分析。
4. 光学元件表面检测•纹影仪在光学领域中应用广泛，特别是在光学元件表面质量的检测中。
通过测量光学元件表面的形变和变形量，可以判断元件的形状是否符合要求，以及是否有缺陷或变形等问题。
纹影法的原理及实际应用
纹影法的原理及实际应用1. 纹影法的概述纹影法，又称光影法、影线法，是一种测量光线和影线的方法，常用于建筑、造型设计、绘画和摄影等领域。
该方法依靠光线在物体表面产生的阴影和光线照射的角度来观察物体的形状、结构和纹理。
2. 纹影法的原理纹影法基于光线的传播规律，通过观察光线与物体之间的相互作用，来获取物体的形态信息。
其原理主要包括以下几个方面：2.1 光线传播光线在物体周围传播时，会发生折射、反射和散射等现象。
这些现象决定了光线的路径和强度变化，进而影响物体表面的阴影效果。
2.2 平行光源纹影法通常使用平行光源，即光源远离物体足够远，使光线基本平行。
这样可以简化分析过程，使观察者能够更加清晰地观察物体表面的细节。
2.3 光线与物体的相互作用当平行光线照射到物体表面时，光线会遇到物体表面的凹凸不平、纹理和结构等特征，从而产生阴影效果。
观察者可以通过分析阴影的形态和位置来获取物体表面的形状和结构信息。
2.4 视角和视线观察者的视角和视线方向对纹影法的观察结果产生影响。
改变视角和视线方向可以观察到不同的阴影效果，从而更好地理解物体的形态特征。
3. 纹影法的实际应用纹影法在各个领域都有广泛的应用，以下列举几个常见的应用案例：3.1 建筑设计纹影法常被用于建筑设计中的光照分析和立体感观察。
通过对建筑物进行纹影法观察，可以了解到建筑物在不同光线和角度下的外观效果，为建筑设计提供参考。
3.2 造型设计在造型设计中，纹影法可用于观察和调整物体的形态、表面质感和阴影效果。
设计师可以通过纹影法来判断不同设计方案的效果，并进行优化和改进。
3.3 绘画和摄影纹影法在绘画和摄影中被广泛应用于构图和阴影的处理。
通过观察物体在不同光线和角度下的纹影特征，艺术家和摄影师可以捕捉到物体的形态和纹理细节，从而增强作品的艺术效果。
3.4 医学和生物领域在医学和生物研究中，纹影法可用于观察细胞、组织和器官的细微结构。
通过观察阴影的变化和形态特征，科研人员可以对生物样本进行分析和诊断，为疾病的研究和治疗提供帮助。
纹影仪的原理和应用视频
纹影仪的原理和应用视频简介纹影仪是一种常用于测量物体表面纹理和形貌的仪器。
它通过投射光束到物体表面，并使用相机记录被物体表面反射的光，从而获得物体表面的纹理和形貌信息。
纹影仪通常由纹影投影系统、相机系统和图像处理系统等组成。
原理纹影仪的原理基于激光干涉和光栅投影的技术。
首先，纹影仪使用激光光源产生一束平行的光线，并使用透镜系统将光线聚焦到一个小点上。
然后，纹影仪将这个点光源投射到被测物体表面上。
被测物体的表面会反射光线，形成干涉图案。
接下来，纹影仪使用相机记录这个干涉图案，并通过图像处理算法提取物体表面的纹理和形貌信息。
应用纹影仪在许多领域都有广泛的应用。
以下列举了一些常见的应用场景：•制造业：纹影仪常被用于检测产品表面的缺陷、形状和尺寸等。
例如，纹影仪可以用于检测手机屏幕的裂纹和划痕。
•材料科学：纹影仪可以用于研究材料表面的纹理、摩擦等特性。
例如，研究人员可以使用纹影仪来测量不同材料在不同加载条件下的摩擦系数。
•艺术保护：纹影仪可以用于文物的保护和修复。
例如，使用纹影仪可以非接触地获取文物表面的纹理信息，为文物的修复提供参考。
•生物医学：纹影仪可以用于研究生物组织的形态和表面特征。
例如，纹影仪可以用于观察人体皮肤的纹理和细微变化，有助于诊断皮肤疾病。
•地质学：纹影仪可以用于研究地质样本的纹理和结构。
例如，使用纹影仪可以观察岩石的纹理特征，为地质学研究提供重要信息。
优势和局限性纹影仪具有以下优势：•非接触性：纹影仪可以对物体进行非接触式测量，避免了物体表面的损伤。
•精度高：纹影仪可以实现对物体表面的高精度测量，记录微小的纹理和形貌差异。
•快速：纹影仪的测量速度比传统的测量方法更快，提高了生产效率。
然而，纹影仪也存在一些局限性：•灰度变化限制：纹影仪对物体表面的灰度变化敏感，对于反射率较低或表面过于光滑的物体，测量精度可能有限。
•复杂背景：纹影仪在复杂背景下的测量可能会受到干扰，需要合适的图像处理算法进行数据提取和分析。
纹影成像实验报告
一、实验目的1. 理解纹影成像原理，掌握纹影成像实验的操作方法。
2. 通过实验，观察光束在物体中的传播情况，了解物体对光线的遮挡和折射作用。
3. 学习使用纹影仪进行光学实验，提高实验技能。
二、实验原理纹影成像是一种利用物体对光线的遮挡和折射作用，将物体的形状、位置等信息以暗纹和亮纹的形式在光屏上显示出来的方法。
当光线通过物体时，部分光线被物体遮挡，部分光线被折射，未被遮挡的光线继续传播。
未被遮挡的光线在光屏上形成亮纹，被遮挡的光线在光屏上形成暗纹，从而在光屏上形成物体的像。
三、实验仪器与材料1. 纹影仪2. 线光源3. 平面镜4. 物体（如玻璃片、金属片等）5. 光屏6. 研磨石7. 研磨粉8. 望远镜四、实验步骤1. 将纹影仪安装好，确保线光源、平面镜、物体和光屏的位置正确。
2. 将物体放置在纹影仪的光路中，调整物体与平面镜的距离，使物体位于光路中心。
3. 打开线光源，观察光屏上的亮纹和暗纹。
4. 调整物体与平面镜的距离，观察光屏上亮纹和暗纹的变化。
5. 使用望远镜观察物体，分析光线的传播情况。
6. 比较不同物体对光线的影响，分析物体形状、位置等因素对纹影成像的影响。
7. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，观察到光屏上出现了亮纹和暗纹，亮纹和暗纹的位置与物体的形状、位置有关。
2. 分析（1）当物体靠近平面镜时，亮纹和暗纹间距变小，说明物体对光线的遮挡和折射作用增强。
（2）当物体远离平面镜时，亮纹和暗纹间距变大，说明物体对光线的遮挡和折射作用减弱。
（3）不同形状的物体对光线的遮挡和折射作用不同，导致亮纹和暗纹的分布不同。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了纹影成像原理，了解了物体对光线的遮挡和折射作用。
2. 实验结果表明，物体的形状、位置等因素对纹影成像有重要影响。
3. 纹影成像实验有助于提高我们的实验技能，为后续光学实验打下基础。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意调整光路，确保光线垂直照射物体。
纹影仪
纹影法又称施利伦（schlieren）方法，是一种经典的光学显示技术。
其基本原理是利用光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度原理，将流场中密度梯度的变化转变为记录平面上相对光强的变化，使可压缩流场中的激波、压缩波等密度变化剧烈的区域成为可观察、可分辨的图像，从而记录下来。
把具有高时间分辨本领的告诉相机与纹影法结合起来，便成为高速纹影法。
该方法在轰爆与冲击波物理实验中，用于显示流场、冲击波阵面及在透明介质中的传播、观察高压力下自由表面的微物质喷射、界面上的波系状况、界面不稳定性以及高压下火花放电等弱冲击波的发展等，是一种有着广泛用途的光学测试技术。
纹影系统按照光线通过被测流场区的形状，分为平行光纹影系统和锥形光纹影系统两大类，但二者成像原理相同。
锥形光纹影系统的结构简单，其灵敏度比平行光纹影系统更高，但是这种纹影系统由于是同一条光线反复经过被测区，会导致被观察区的图像失真。
而平行光纹影系统能够真实地反映被观察区密度的变化，在实验中得到了更为广泛的应用。
平行光纹影系统分为透射式和反射式两种，透射式的光学成像质量好，但对视场要求比较大，要加工大口径的纹影透镜又比较困难，反射式的光学成像虽然带有轴外光线成像造成的彗差和像散两类象，但是只要在光路上采用“Z”形布置和在仪器使用时将光刀刀口面调整到系统的子午焦平面和径向焦平面上，就可以减少两类象差，从而得到满意的结果。
透射式纹影系统、反射式纹影系统组成如下图：图1：透射式纹影系统组成图图2：反射式纹影系统组成图纹影仪是实现纹影法的基本仪器，常被用于配合相机或高速相机观察透明介质因各种因素引起的分布、传播过程以及扰动强度等。
如研究激光与物质作用、分层流、多项流、传热与传至、激波、超声波流、燃烧、火焰、爆炸、高压放电、等离子体、内弹道及某些化学反应等学科的流场密度变化科学研究。
其常见样式图片（均来自武汉中创联达科技有限公司）如下：使用纹影仪观察燃油喷雾在整个燃烧室内发展变化的应用举例：传统的纹影成像系统结构简单，灵敏度高且成像质量较好，但非常不方便移动，光学安装的过程又比较复杂，而为了保证系统的准直，即使是专业人员也需要花费大量的时间。
纹影仪成像系统
纹影法又称施利伦（schlieren）方法，是一种经典的光学显示技术。
其基本原理是利用光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度原理，将流场中密度梯度的变化转变为记录平面上相对光强的变化，使可压缩流场中的激波、压缩波等密度变化剧烈的区域成为可观察、可分辨的图像，从而记录下来。
把具有高时间分辨本领的告诉相机与纹影法结合起来，便成为高速纹影法。
该方法在轰爆与冲击波物理实验中，用于显示流场、冲击波阵面及在透明介质中的传播、观察高压力下自由表面的微物质喷射、界面上的波系状况、界面不稳定性以及高压下火花放电等弱冲击波的发展等，是一种有着广泛用途的光学测试技术。
纹影系统按照光线通过被测流场区的形状，分为平行光纹影系统和锥形光纹影系统两大类，但二者成像原理相同。
锥形光纹影系统的结构简单，其灵敏度比平行光纹影系统更高，但是这种纹影系统由于是同一条光线反复经过被测区，会导致被观察区的图像失真。
而平行光纹影系统能够真实地反映被观察区密度的变化，在实验中得到了更为广泛的应用。
平行光纹影系统分为透射式和反射式两种，透射式的光学成像质量好，但对视场要求比较大，要加工大口径的纹影透镜又比较困难，反射式的光学成像虽然带有轴外光线成像造成的彗差和像散两类象，但是只要在光路上采用“Z”形布置和在仪器使用时将光刀刀口面调整到系统的子午焦平面和径向焦平面上，就可以减少两类象差，从而得到满意的结果。
透射式纹影系统、反射式纹影系统组成如下图：图1：透射式纹影系统组成图图2：反射式纹影系统组成图纹影仪是实现纹影法的基本仪器，常被用于配合相机或高速相机观察透明介质因各种因素引起的分布、传播过程以及扰动强度等。
如研究激光与物质作用、分层流、多项流、传热与传至、激波、超声波流、燃烧、火焰、爆炸、高压放电、等离子体、内弹道及某些化学反应等学科的流场密度变化科学研究。
其常见样式如下：使用纹影仪观察燃油喷雾在整个燃烧室内发展变化的应用举例：传统的纹影成像系统结构简单，灵敏度高且成像质量较好，但非常不方便移动，光学安装的过程又比较复杂，而为了保证系统的准直，即使是专业人员也需要花费大量的时间。
纹影法及其应用
纹影法又称施利伦（schlieren）方法，是一种经典的光学显示技术。
其基本原理是利用光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度原理，将流场中密度梯度的变化转变为记录平面上相对光强的变化，使可压缩流场中的激波、压缩波等密度变化剧烈的区域成为可观察、可分辨的图像，从而记录下来。
把具有高时间分辨本领的告诉相机与纹影法结合起来，便成为高速纹影法。
纹影法的应用
该方法在轰爆与冲击波物理实验中，用于显示流场、冲击波阵面及在透明介质中的传播、观察高压力下自由表面的微物质喷射、界面上的波系状况、界面不稳定性以及高压下火花放电等弱冲击波的发展等，是一种有着广泛用途的光学测试技术。
纹影仪是实现纹影法的基本仪器，常被用于配合相机或高速相机观察透明介质因各种因素引起的分布、传播过程以及扰动强度等。
如研究激光与物质作用、分层流、多项流、传热与传至、激波、超声波流、燃烧、火焰、爆炸、高压放电、等离子体、内弹道及某些化学反应等学科的流场密度变化科学研究。
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纹影法的基本应用
纹影法又称施利伦（schlieren）方法，是一种经典的光学显示技术。
其基本原理是利用光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度原理，将流场中密度梯度的变化转变为记录平面上相对光强的变化，使可压缩流场中的激波、压缩波等密度变化剧烈的区域成为可观察、可分辨的图像，从而记录下来。
把具有高时间分辨本领的告诉相机与纹影法结合起来，便成为高速纹影法。
纹影法的应用
该方法在轰爆与冲击波物理实验中，用于显示流场、冲击波阵面及在透明介质中的传播、观察高压力下自由表面的微物质喷射、界面上的波系状况、界面不稳定性以及高压下火花放电等弱冲击波的发展等，是一种有着广泛用途的光学测试技术。
纹影仪是实现纹影法的基本仪器，常被用于配合相机或高速相机观察透明介质因各种因素引起的分布、传播过程以及扰动强度等。
如研究激光与物质作用、分层流、多项流、传热与传至、激波、超声波流、燃烧、火焰、爆炸、高压放电、等离子体、内弹道及某些化学反应等学科的流场密度变化科学研究。
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纹影法工作原理范文
纹影法工作原理范文纹影法是一种用于检测材料表面微小缺陷或结构的非接触光学测试方法。
它通过照射测试样品表面的光束，然后观察光束在样品表面反射、散射和透射时所发生的干涉现象，从而获取关于样品表面的信息。
纹影法的工作原理可以分为以下几个步骤：1.光源照射：首先，纹影法需要一个光源，通常是一束平行光束。
这可以通过使用一束激光束或一束聚光灯来实现。
这样的光源可以产生一个光束，其波长和方向在一定范围内是相同的。
2.光束照射样品表面：光束被照射到测试样品的表面上。
光束照射在样品表面时，一部分光会被反射，一部分会被散射，一部分会被透射。
3.光束的干涉：从样品表面反射回来的光束和从样品表面透射出来的光束会发生干涉。
干涉是指光束的波峰和波谷之间的相互作用，产生新的波纹图案。
这些波纹图案被称为纹影。
4.纹影的观测：通过使用一台纹影仪或其他合适的装置，可以观察和记录纹影图案。
纹影仪通常包括一个光源、一个镜片和一个探测器。
光源照射在样品表面上产生的纹影图案通过镜片传输到探测器上，然后通过计算机或其他设备进行分析和处理。
5.纹影的分析：通过对纹影图案的分析，可以获取有关样品表面的信息。
纹影图案的形状和颜色可以提供关于样品表面的缺陷、形状和结构的信息。
例如，纹影法可以检测出样品表面的微小孔洞、凹凸、裂纹、划痕等缺陷，可以测量物体的表面粗糙度、薄膜的厚度等。
总的来说，纹影法的工作原理是利用在样品表面发生的干涉现象来获取关于样品表面的信息。
它是一种非接触、无损的光学测试方法，具有高精度、高灵敏度和高分辨率的特点。
纹影法在材料科学、工程技术、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
数值纹影
数值纹影/数值阴影/数值干涉条纹流场可视化纹影（schlieren ）、阴影（shadowgraph ）和干涉条纹（interferogram ）是风洞试验中常用的试验技术。
有时候，在分析CFD 计算结果时，为了跟风洞试验结果对比，需要将计算结果进行可视化，其中可能涉及数值纹影、数值阴影和数值干涉条纹等技术。
所谓的数值纹影等技术就是采用数值计算的方式模拟风洞纹影成像过程，得到类似的图形图像数据。
1.数值纹影纹影技术是利用光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度的原理进行测量的。
它使本来看不见的待测介质的折射率变化情况转换为可以看到的光强 (亮暗或彩色) 变化的纹影图像。
对于有刀口的纹影仪，其成像点的光照强度与垂直刀口方向的密度梯度成正比。
当刀口垂直于X 轴方向时，x I ∂ρ∂∝ （1） 当刀口垂直于Y 轴方向时， y I ∂ρ∂∝ （2）（a ） （b ）图 1 双马赫流场显示效果然而， 和 显示的图像对于激波结构的分布方向十分敏感。
因此，Quirk 提出用密度梯度的绝对值来改进显示效果。
（Quirk, J.J., 1994, A contribution to the great Riemann solver debate. International Journal of Numerical Methods in Fluids,18,555–574） 22⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂ρ∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂ρ∂=y x I （3） Quirk 进一步提出对 进行非线性变换，以突出显示密度梯度较小的流动结构。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ρ∇ρ∇κ-β=max exp I （4）其中， 和 是可调节参数， 是密度梯度的最大值。
（a ） （b ）图 2 双马赫流场显示效果在此基础上，将密度或压力云图与数值纹影结合，提出了彩色激波显示方法。
（详见）（a ）彩色激波（密度云图） （b ）彩色激波（压力云图）图 3 双马赫流场显示效果2.数值阴影对于没有刀口的纹影仪输出的是阴影图像，其成像点的光照强度与密度梯度的二阶导数成正比。
纹影技术课件
1
纹影技术原理及应用
电影《拆弹部队》剧照
纹影技术
2
纹影技术原理及应用 一、课程目标 二、纹影技术原理 三、纹影技术应用 四、小结
纹影技术
3
一、课程目标
1. 了解掌握纹影技术原理 2. 具备调节和使用纹影技术观察流场的能力 3.学会集成创新和应用创新的思路
纹影技术
4
2.1 纹影的定义
二、纹影技术原理
纹影技术
14
透射式平行光纹影系统
结构简单 布置方便 误差源少 难大型化 价格高昂 占用空间
反射式纹影系统
价格便宜 节约空间 使用复杂 误差源多
目前更多采用反射式纹纹影影技系术 统
10
三、纹影技术应用
子弹射出瞬间纹影图像 子弹飞行过程纹影图像
航天飞机风洞试验纹影图像 战斗机风洞试验纹影图像
纹影技术
11
趣味实验：
纹影，是利用光在被测流动中的折射率梯度正比于流场的气流密度 的原理，将流动中的密度梯度转变为所记录图片上光强的相对变化， 获得流动中密度变化的可观察、可分辨的图像。
声障
跨声速风洞实验
纹影技术
5
2.2 光的折射
二、纹影技术原理
导致光产生折射的原因：折射率的变化
对于一定的介质，其折射率是介质密度的函数，即 n
12
四、小结
光线在变密度区域传输 纹影系统的组成 纹影系统的原理 纹影的应用
课后作业
设计并制作一套小型纹影系统，主要参数： 透镜直径：不大于50mm； 电源功率：不大于20W； 总 价 格：不超过300元；
（组件均可网购，成像可用手机）
纹影技术
13
敬请各位老师批评指正……
纹影仪的原理和应用有哪些
纹影仪的原理和应用有哪些纹影仪的原理纹影仪是一种利用光学原理来观察和测量物体形状和表面纹理的仪器。
它利用了物体与光的相互作用以及纹影图案的形成。
纹影仪的原理主要包括以下几个方面：1.光源：纹影仪中常用的光源包括激光光源、LED光源等。
这些光源可以发出单色、聚光度高的光束，保证纹影图案的清晰度和对比度。
2.照明系统：照明系统通常由准直系统和照明光源组成，用于照亮待测物体。
准直系统可以使光线经过调整后形成平行光束，提供清晰的投影效果。
3.待测物体与光的相互作用：当光线照射到待测物体表面时，由于物体表面的几何形状和材质的不同，光线会发生折射、反射、散射等现象。
这些现象会导致纹影图案的变化。
4.透射与投影：当光线通过物体时，透射光束会受到物体表面形状的遮挡而产生衍射、干涉等现象，形成纹影图案。
这些图案可以通过相机或传感器接收到，并进行进一步的分析和处理。
5.图像处理与分析：纹影仪通过捕捉纹影图案并对其进行图像处理和分析，可以获取到物体的形状、表面纹理等信息。
常用的图像处理技术包括边缘检测、滤波、图像重建等。
纹影仪的应用纹影仪具有非接触式、高精度、高效率等特点，因此在许多领域中被广泛应用。
以下是一些常见的纹影仪应用：1.工业制造领域：纹影仪可以用于精密零部件的形状测量和表面缺陷检测。
例如，汽车制造中的轮毂表面质量检测、电子元器件的焊接质量检测等。
2.材料研究与检测：纹影仪可以用于材料表面形状、粗糙度、纹理等的测量。
例如，金属材料的晶粒尺寸测量、陶瓷材料的表面粗糙度检测等。
3.生物医学领域：纹影仪可以用于生物医学领域中的人体形状测量、皮肤瑕疵检测等。
例如，用于美容医学中的皮肤质量评估、疤痕修复等。
4.艺术文化遗产保护：纹影仪可以用于艺术品和文化遗产的形状测量、损伤检测和修复支持。
例如，对文物雕塑的表面状态进行定量分析、损伤程度评估等。
5.科学研究与教育培训：纹影仪可以用于科学研究中的材料、物理、化学等领域的实验和教学。
纹影法在轰爆与冲击波物理实验中的应用
纹影法又称施利伦（schlieren）方法，是一种经典的光学显示技术。
其基本原理是利用光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度原理，将流场中密度梯度的变化转变为记录平面上相对光强的变化，使可压缩流场中的激波、压缩波等密度变化剧烈的区域成为可观察、可分辨的图像，从而记录下来。
把具有高时间分辨本领的告诉相机与纹影法结合起来，便成为高速纹影法。
纹影法的应用
该方法在轰爆与冲击波物理实验中，用于显示流场、冲击波阵面及在透明介质中的传播、观察高压力下自由表面的微物质喷射、界面上的波系状况、界面不稳定性以及高压下火花放电等弱冲击波的发展等，是一种有着广泛用途的光学测试技术。
纹影仪是实现纹影法的基本仪器，常被用于配合相机或高速相机观察透明介质因各种因素引起的分布、传播过程以及扰动强度等。
如研究激光与物质作用、分层流、多项流、传热与传至、激波、超声波流、燃烧、火焰、爆炸、高压放电、等离子体、内弹道及某些化学反应等学科的流场密度变化科学研究。
其常见样式图片（均来自武汉中创联达科技有限公司）
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纹影摄影 肉眼下看不见的气流慢动作
如果人能看到气流、温度梯度以及气压和空气成分的差异，那么，你曾经想过打喷嚏、火柴燃烧等等会是什么样子吗？纹影摄影技术是近几年逐渐被大家认识的一种摄影技术，它的原理是利用气流对光波的扰动，将不可被肉眼看见的气流的变化，转化成可以被看见的图像。
这项技术最初被应用于风洞的气流研究，特别是高速激波的研究。
稍加改善后，可以应用于反隐身飞机，将密度可视化后，便于研究飞行器的激波（运动气体中的强压缩波）。
这是一种非常有趣的光学摄影技巧，能让人们看到空气流动的样子，看到平时肉眼看不到的气流形态。
简单拍摄装备就是一处合适的光源，精确放置的镜片，用于挡光的刀片，一块凹面镜和一部用于拍摄空气波动的摄像机。
明亮的光源对准凹面镜后，镜子将光线反射到镜头前方焦点的位置上，而刀片恰好挡住穿过镜头的部分光线。
当气体密度均匀时，对光线折射率相同，则光线进入摄像机也是均匀的。
当气体密度不同，如蜡烛上方由于受热不均，这个区域的气体密度也会不同，光线经过这个区域时不同光线折射情况就不同。
有的进入摄影机，有的则被刀片挡在外面，摄像机里面图像就会显示出阴影的不同变化。
通过摄影的方式展示世界上人类肉眼看不到的境界，抓不住的气流以直观的方式呈现眼前，是不是特别惊奇呢。
武汉中创联达科技有限公司，专业从事光电子影像产品（低照度相机、高速摄像机，超高速摄像机，高分辨率相机及其图像分析软件）的销售、研发，提供特殊环境下的拍摄、成像服务。
在以下应用领域提供产品：1、高速摄影（弹道学、碰撞实验、高速粒子运动实验PIV 、材料学、气囊膨胀实验、燃烧实验、电弧运动、离子束运动、流体力学、喷射实验、爆炸分析以及其他超高速运动领域）2、高分辨率成像（弹道学、粒子运动实验PIV 、工业质量检测、喷射实验、电泳现象、火焰分析）3、显微成像（微生物光学成像、分子细胞成像）4、低照度成像（燃烧实验、弹道学、碰撞实验、爆炸分析、天文学领域、微光成像、工业检测监视）5、光谱成像（红外感应范围应用、光源波谱分析）6、高速运动分析软件及PIV系统分析软件。
纹影仪工作原理
纹影仪工作原理纹影仪（Moire Scanner），是一种常用于测量物体表面形态的光学测量仪器。
其工作原理基于莫尔阴影效应（Moire Shadow Effect），利用衬底上的光栅和被测物体表面的纹理产生干涉条纹，通过对条纹进行分析和处理，可以得到物体表面形态的精确测量结果。
纹影仪通常由光源、透镜、光栅、CCD相机和图像处理系统组成。
其工作流程如下：1.光源发出一束光线，通过透镜聚焦后照射到被测物体表面。
2.被测物体表面上存在着一定的纹理，例如凹凸不平的表面。
3.在光照下，被测物体表面上的纹理会对入射光产生衍射，形成一系列的光斑。
4.然后，这些光斑通过光栅。
光栅是由一系列平行且等间距的条纹组成的透光板，具有一定的周期性结构。
5.当光栅的周期与被测物体表面纹理的周期相近或相同时，光斑与光栅之间会发生干涉，并产生新的干涉条纹。
6.接下来，这些干涉条纹被CCD相机捕获，并传输到图像处理系统中进行分析。
在图像处理系统中，通常采用傅里叶变换或其他相关分析方法对干涉条纹进行处理，从而获得物体表面形态的相关信息。
具体来说，可以通过分析干涉条纹的周期、密度、形状等特征，得到物体表面的高度、几何形状等参数。
通过测量物体表面的形态，纹影仪可以用于检测和测量各种工件的形貌和几何参数，如平面度、平行度、圆度、曲率等。
纹影仪的工作原理有以下几点要注意：1.莫尔阴影效应：纹影仪利用莫尔阴影效应来实现测量。
莫尔阴影效应是指当两个或多个周期结构相互叠加时，由于位相差的改变，会在产生阴影的区域形成新的干涉条纹。
利用纹影仪的光栅和物体表面的纹理之间的干涉，可以得到物体表面的形态信息。
2.光栅选择：光栅的选择对纹影仪的测量效果有重要影响。
合适的光栅周期要与被测物体表面纹理的周期相匹配，否则无法产生清晰的干涉条纹。
选择合适的光栅周期需要根据被测物体的特点和需求进行调整。
3.图像处理：图像处理是纹影仪中非常重要的一部分。
通过对干涉条纹的分析和处理，可以得到物体表面形态的精确测量结果。
纹影系统实验报告
纹影系统实验报告1. 实验目的本次实验旨在通过纹影系统的设计和实现，加深对光学原理和图像处理的理解，探索其在实际应用中的潜力。
2. 实验原理纹影系统是利用光波的干涉现象产生图像的一种光学系统。
其基本原理是，在一束平行光线照射到被测物体上时，部分光线被物体反射，而另一部分光线经过物体后产生干涉。
这种干涉现象在光屏上形成明暗交替的纹影，从而反映出被测物体的轮廓和表面形貌。
3. 实验装置本次实验所使用的纹影系统装置包括：光源、物体、光屏、透镜等。
4. 实验过程4.1 光源设置首先，将光源与电源相连，并调节光源的亮度，使其适合实验的需要。
4.2 物体设置将被测物体放置在光源与光屏之间的适当位置。
被测物体可以是不透明物体、透明物体或具有特定表面形貌的物体。
4.3 光屏设置将光屏放置在光源和物体的适当位置，调节光屏的倾斜角度，以便观察到明暗交替的纹影。
4.4 纹影观察调整透镜的位置和焦距，使纹影清晰可见。
同时，可以根据观察到的纹影来推断被测物体的宏观形状以及微观表面形貌。
4.5 数据记录和分析根据实验观察到的纹影，可以记录纹影的形状、大小、密度等信息，并进一步分析其与被测物体性质之间的关系。
5. 实验结果经过实验观察和分析，我们得到了一系列明暗交替的纹影图像，并对这些图像进行了处理和分析。
通过对纹影形状、大小和密度的测量，我们可以得到被测物体的宏观形状以及微观表面形貌的一些信息。
6. 实验讨论和总结纹影系统作为一种光学测量和表征技术具有广泛的应用前景。
通过纹影系统，我们可以非破坏地获取被测物体的形态信息，并可以对物体的表面质量和光学特性进行精确分析和评价。
在实际应用中，纹影系统已经被广泛应用于工业检测、材料表征、生物医学等领域。
本次实验通过纹影系统的设计和实现，加深了我们对光学原理和图像处理的理解。
通过观察和分析纹影图像，我们进一步认识到纹影系统在实际应用中的潜力和局限性，并为今后的研究和开发提供了一定的启示。
纹影成像_实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解纹影成像原理及其在光学测量中的应用。
2. 学习使用纹影仪进行光学参数的测量。
3. 掌握纹影成像的基本操作步骤和数据处理方法。
二、实验原理纹影成像是一种利用光的衍射和干涉现象来研究光学系统性能的方法。
当一束平行光通过一个透射光栅或狭缝时，由于光栅或狭缝的不均匀性，光线会发生衍射和干涉，形成明暗相间的条纹，即纹影。
通过观察和分析这些纹影，可以测量光学元件的形状、厚度、折射率等参数。
三、实验仪器与设备1. 纹影仪2. 平行光管3. 透镜4. 光栅或狭缝5. 成像系统6. 记录仪四、实验步骤1. 准备实验仪器：将纹影仪、平行光管、透镜、光栅或狭缝等实验器材安装调试好。
2. 调整光源：开启平行光管，调整光源使其发出平行光。
3. 放置光栅或狭缝：将光栅或狭缝放置在平行光管和透镜之间，调整其位置和角度，使光栅或狭缝与透镜的焦平面平行。
4. 观察纹影：调整透镜的位置，使纹影成像在屏幕上。
观察纹影的形状、分布和变化。
5. 测量参数：根据纹影的形状和分布，测量光学元件的形状、厚度、折射率等参数。
6. 数据处理：将实验数据记录下来，进行整理和分析。
五、实验结果与分析1. 纹影形状：通过观察纹影的形状，可以判断光学元件的形状。
例如，如果纹影呈圆形，则说明光学元件是球形的。
2. 纹影分布：通过分析纹影的分布，可以测量光学元件的厚度。
例如，如果纹影的明暗条纹间距相等，则说明光学元件的厚度均匀。
3. 纹影变化：通过观察纹影的变化，可以测量光学元件的折射率。
例如，如果纹影的明暗条纹间距随入射光波长增加而增加，则说明光学元件的折射率随波长增加而减小。
六、实验总结通过本次实验，我们掌握了纹影成像的原理和操作方法，学会了使用纹影仪进行光学参数的测量。
实验结果表明，纹影成像是一种有效的研究光学系统性能的方法，具有广泛的应用前景。
七、实验注意事项1. 在实验过程中，注意安全，避免误操作造成仪器损坏。
2. 调整实验器材时，要细心操作，确保实验结果的准确性。
纹影拍摄流场原理
1.纹影光路图
实验使用的纹影仪属于反射式平行光纹影仪，反射式的光学成像带有轴外光线成像造成的慧差和像散两类相差，采用“Z”形光路布置，并调整刀口，可以减少或消除这两类像差。
2.纹影仪
纹影仪是根据光线通过不同密度的气流而产生的角偏转来显示其折射率，是一种测量光线微小偏转角的装置。
它将流场中密度梯度的变化转变为记录平面上相对光强的变化，使可压缩流场中的激波、压缩波等密度变化剧烈的区域成为可观察、可分辨的图像。
3.纹影系统调节
3.1光路
点光源由灯泡和凸透镜组成，聚焦光束经过平面反射镜1反射到凹面反射镜1上，光程为凹面反射镜的焦距2.6m，平行光经过隔离段入射到另一边的凹面反射镜2，它将光束反射到平面反射镜2，再反射到摄像机。
3.2调节步骤
调整凹透镜和隔离段的水平位置，使两凹面反射镜的中心线与隔离段中心线在同一水平面上；
打开电灯，调节凸透镜及平面反射镜1的位置，使聚焦光束到凹面反射镜的距离为2.6m；
调节凹面反射镜1的俯仰度，使反射光照在凹面反射镜2的中间位置；
调节凹面反射镜2的俯仰度以及平面反射镜2的位置，使平面镜能将光反射到照相机上；
调整照相机的位置以获取适当的图像质量。
5.注意事项
（1）凹面反射镜1、2的水平中心线与隔离段中心线必须在一个平面上，这是难点所在，可利用水平仪，激光等设备辅助调节。
（2）保证凹面反射镜1和2上的光斑（圆）一样大，即光线平行。
（3）点光源入射路线与反射路线需成等腰三角形构造，这要求平面反射镜1的角度需适中。
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纹影法又称施利伦（schlieren）方法，是一种经典的光学显示技术。
其基本原理是利用光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度原理，将流场中密度梯度的变化转变为记录平面上相对光强的变化，使可压缩流场中的激波、压缩波等密度变化剧烈的区域成为可观察、可分辨的图像，从而记录下来。
把具有高时间分辨本领的告诉相机与纹影法结合起来，便成为高速纹影法。
该方法在轰爆与冲击波物理实验中，用于显示流场、冲击波阵面及在透明介质中的传播、观察高压力下自由表面的微物质喷射、界面上的波系状况、界面不稳定性以及高压下火花放电等弱冲击波的发展等，是一种有着广泛用途的光学测试技术。
纹影系统按照光线通过被测流场区的形状，分为平行光纹影系统和锥形光纹影系统两大类，但二者成像原理相同。
锥形光纹影系统的结构简单，其灵敏度比平行光纹影系统更高，但是这种纹影系统由于是同一条光线反复经过被测区，会导致被观察区的图像失真。
而平行光纹影系统能够真实地反映被观察区密度的变化，在实验中得到了更为广泛的应用。
平行光纹影系统分为透射式和反射式两种，透射式的光学成像质量好，但对视场要求比较大，要加工大口径的纹影透镜又比较困难，反射式的光学成像虽然带有轴外光线成像造成的彗差和像散两类象，但是只要在光路上采用“Z”形布置和在仪器使用时将光刀刀口面调整到系统的子午焦平面和径向焦平面上，就可以减少两类象差，从而得到满意的结果。
透射式纹影系统、反射式纹影系统组成如下图：
图1：透射式纹影系统组成图
图2：反射式纹影系统组成图
纹影仪是实现纹影法的基本仪器，常被用于配合相机或高速相机观察透明介质因各种因素引起的分布、传播过程以及扰动强度等。
如研究激光与物质作用、分层流、多项流、传热与传至、激波、超声波流、燃烧、火焰、爆炸、高压放电、等离子体、内弹道及某些化学反应等学科的流场密度变化科学研究。
其常见样式如下：
使用纹影仪观察燃油喷雾在整个燃烧室内发展变化的应用举例：
传统的纹影成像系统结构简单，灵敏度高且成像质量较好，但非常不方便移动，光学安装的过程又比较复杂，而为了保证系统的准直，即使是专业人员也需要花费大量的时间。
现在Spectabit公司推出的便携式纹影系统成功的解决了这个问题，用户通过简单的控制就可以调节视场和工作距离，并且不需要具备非常专业的光学知识!
便携式投影纹影系统
主要部件：数字投影仪、运行SchlierenView™的电脑、sTube™光学系统。
技术规格：
参数关键数据备注
角视场19°高x11°宽标准85mm镜头
视场（FOV）60”高x34”宽取决于工作距离
工作距离15’=3x垂直视场
屏幕距离30’=2x工作距离
屏幕尺寸10’高x5’-8”宽=2x视场
图像传感器具备24帧高清视频功能的数码单色相机（1920x1080像
素）
照度商用液晶投影仪
线条图案用户变量方向（推荐45o）
仪器尺寸22”长x3”宽x3”高(sTube™)
*某些技术规范可更改或可定制。
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