Техника фокусированной тени позволяет захватывать и измерять поперечное распределение структуры в однослойных областях потока, играя важную роль в визуализации потока и измерении параметров потока. Для обеспечения эффективности измерения потока системы фокусированной тени в сверхскоростной среде, в статье исходят из параметров характеристик потока, таких как число Маха входящего потока и угол ударной волны, выводят зависимость между резкой глубиной фокуса и углом отклонения воздушного потока, а также определяют диапазоны чувствительности, резкой глубины фокуса и показателей разрешения с учетом требований измерений системы. На этой основе, опираясь на принцип формирования изображения фокусированной тени и особенности оптического пути, проводится оптимизация параметров системы для повышения ее производительности. Для изображения источника решетки - решетки ножа и целей потока при различных объектах установлена многослойная структура, реализована конструкция системы фокусированной тени с большим диаметром поля зрения Φ300 мм. Проведена проверка собранной системы фокусированной тени, при изменении расстояния до объекта в пределах 1 м, разрешающая способность системы для тестовой области достигла более 23 линейных пар на мм, резкая глубина фокуса менее 35 мм. Система используется для съемки динамического сверхскоростного потока, результаты отображения хорошие. Тесты показали, что спроектированная оптическая система может удовлетворить требования точного наблюдения плотности потока.

Плотность потока; фокусированная тень; число Маха; резкая глубина фокуса; оптимизационный дизайн