A técnica de sombra focalizada pode capturar e medir a distribuição estrutural transversal em regiões de fluxo de camada única, desempenhando um papel importante na visualização do fluxo e na medição de parâmetros do fluxo. Para garantir a eficácia da medição do fluxo do sistema de sombra focalizada em um ambiente ultrarrápido, este artigo parte dos parâmetros característicos do fluxo, como o número de Mach do fluxo de entrada e o ângulo da onda de choque, e deduz a relação entre a profundidade de foco agudo e o ângulo de deflexão do fluxo de ar, combinando os requisitos de medição do sistema para determinar as faixas de sensibilidade, profundidade de foco agudo e índices de resolução. Com base nisso, e apoiando-se no princípio da formação de imagem da sombra focalizada e nas características do trajeto óptico, realizam-se otimizações dos parâmetros do sistema para melhorar o desempenho do sistema. Para a imagem da grade fonte - grade de lâmina e da imagem do alvo do fluxo em diferentes distâncias do objeto, configura-se uma estrutura múltipla, realizando o projeto do sistema de sombra focalizada de grande abertura com campo visual de Φ300 mm. Foi inspecionado o sistema de sombra focalizada montado; com uma variação na distância do objeto de 1 m, a resolução de imagem do sistema para a área de teste alcançou mais de 23 lp/mm, e a profundidade de foco agudo ficou dentro de 35 mm. Utilizando este sistema para capturar imagens de campos de fluxo dinâmicos em alta velocidade, o efeito de exibição foi bom. Os resultados dos testes mostram que o sistema óptico projetado pode atender às necessidades de observação refinada da densidade do fluxo.

Densidade do fluxo; sombra focalizada; número de Mach; profundidade de foco agudo; design otimizado