Эталонные ячейки паров молекулярного йода ISSI предназначены для различных применений, устанавливаемых в зависимости от требований пользователя. Все ячейки изготовлены из боросиликатного стекла. Спектр молекулярного йода включает дискретные вращательные и колебательные полосы с очень тонкой структурой в видимом (490-650 нм) спектре. По этой причине йод в течение многих лет использовался в качестве эталона частоты. Совсем недавно йод использовался в качестве частотных дискриминаторов в системах планарной доплеровской скорости (PDV) и фильтрованного рэлеевского рассеяния (FRS). 

При использовании в системах PDV / FRS стабильность профиля передачи йода в зависимости от частоты была определена как значительный источник ошибок. Эта нестабильность вызвана вариациями плотности йодного числа. Числовая плотность (давление) паров йода сильно зависит от температуры, и, следовательно, небольшие изменения температуры ячейки (~ 0,1 ° C) могут иметь значительное влияние на профиль пропускания в зависимости от частоты. Усовершенствованная конструкция, испарительная ячейка с контролем температуры паров, является основой конструкции ячейки ISSI.

Чтобы создать постоянно герметичную ячейку, ячейку вакуумируют и заполняют йодом до желаемого давления пара (рабочая температура холодного стержня). Затем ячейка работает на 10-20 ° C выше заданной температуры холодного стержня, и йод в ячейке представляет собой перегретый пар с заданной числовой плотностью. В результате получается молекулярная ячейка с очень стабильными спектрами поглощения.

Постоянно герметичные ячейки для паров йода представляют собой ячейки из Pyrexдиаметром 3 дюйма, длиной 5 дюймов или 10 дюймов. Ячейки имеют встроенную термопару типа T и прочный алюминиевый корпус. Эти элементы изготавливаются с заданным парциальным давлением йода (указывается пользователем при заказе). Кроме того, переходы могут быть расширены давлением с помощью парциального давления азота (указываемого при заказе).

Применение ячеек йода в приложениях PDV

Однокомпонентные измерения PDV проводились в Лаборатории дозвуковых аэродинамических исследований (SARL) ВВС США на треугольном крыле. Целью было продемонстрировать PDV в большой аэродинамической трубе с низкой скоростью. Размер испытательной секции SARL составляет 7 футов на 10 футов, поле обзора составляло ~ 2 фута на 1,5 фута, а скорость в туннеле составляла 0,2 Маха.

Результаты PDV сравнивались с CFD путем извлечения доплеровского сдвига в направлении детектора из данных CFD. Обратите внимание, что EFD выявляет вихревые структуры, которые меньше CFD.

Двухкомпонентная система PDV была разработана и продемонстрирована путем измерения скорости в сверхзвуковой струе с крупномасштабным возмущением.

Возмущение создавалось путем фокусировки энергии от Nd: YAG в сдвиговый слой около кромки сопла для создания небольшого возмущения.

Затем система PDV использовалась для изучения эволюции крупномасштабного возмущения, создаваемого лазерным пятном. Система работала в двух ориентациях: горизонтальный и вертикальный листы. Среднее по фазе измерение всех трех компонентов скорости было произведено через 170 мкс и 220 мкс после внесения возмущения.

По завершении программы SBIR Фазы II, ISSI провела испытания в аэродинамической трубе Лаборатории исследования дозвуковой аэродинамики (SARL) в Управлении воздушных транспортных средств Исследовательской лаборатории ВВС (AFRL) в сотрудничестве с профессором Грегом Эллиоттом из Университета Иллинойса и Доктор Томас Бойтнер, доктор Генри Бауст, доктор Кэмпбелл Картер и доктор Чарльз Тайлер из AFRL. В ходе этих испытаний измерялся поток около стыка крыла и корпуса модели БЛА с использованием трехкомпонентного PDV. Данные были получены в 5 плоскостях около стыка корпуса крыла. В рамках этой программы также были проведены измерения давления с использованием краски, чувствительной к давлению (PSP). Результаты PSP показывают ожидаемый вихрь от передней кромки и вихрь от стыка корпуса крыла.

Здесь изображена экспериментальная установка для испытания БЛА. Лазерный лист был развернут сверху туннеля перпендикулярно модели, а положения детекторов включали виды сверху туннеля, как вверх по потоку, так и вниз по потоку, а также вид сбоку вверх по потоку.

Здесь показаны необработанные изображения с трех пар камер. Точечные карты используются для выравнивания отфильтрованных и нефильтрованных изображений от каждой пары камер, а также для сопоставления каждой обработанной пары изображений с единой сеткой. Данные «зеленой карты» получаются при условии настройки лазера на ровный участок кривой поглощения йода при заполнении туннеля. Данные о доплеровском сдвиге получаются при настройке лазера сбоку от линии поглощения йода. Эти данные обрабатываются для получения векторов скорости, показанных ниже.

В верхней плоскости виден сильный вихрь из носа, движущийся вдоль боковой части модели. На стыке крыла с телом возникает сильный вторичный вихрь. Вихрь крыла-тела сметается вдоль крыла, когда основной вихрь тела ослабевает. Наконец, вихрь «крыло-тело» продолжает разноситься вдоль крыла по мере того, как вихрь ослабевает.

Техническая документация:

Документ №1