La técnica de sombra enfocada puede capturar y medir la distribución de la estructura transversal en áreas de flujo monocapa, desempeñando un papel importante en la visualización del flujo y la medición de parámetros del flujo. Para garantizar la efectividad de la medición del flujo del sistema de sombra enfocada en un entorno ultrarrápido, este artículo parte de parámetros característicos del flujo como el número de Mach del flujo entrante, el ángulo de onda de choque, deduce la relación entre la profundidad de enfoque agudo y el ángulo de desviación del flujo de aire, y, combinando los requisitos de medición del sistema, determina los rangos de sensibilidad, profundidad de enfoque agudo y resolución. Sobre esta base, basándose en el principio de imagen de sombra enfocada y las características de la ruta óptica, se optimizan los parámetros del sistema para mejorar el rendimiento del sistema. Se establecen múltiples estructuras para la imagen de la rejilla fuente - rejilla de cuchilla y la imagen del objetivo del flujo a diferentes distancias, logrando el diseño del sistema de sombra enfocada de gran apertura con campo visual de Φ300 mm. Se realizó la inspección del sistema de sombra enfocada ensamblado, con un rango de cambio de distancia del objeto de 1 m, la resolución de imagen del sistema para el área de prueba alcanzó más de 23 lp/mm, y la profundidad de enfoque agudo estuvo dentro de 35 mm. Se utilizó este sistema para capturar imágenes de campos de flujo dinámicos de alta velocidad, mostrando buen efecto de visualización. Los resultados de la prueba indican que el sistema óptico diseñado puede satisfacer las necesidades de observación precisa de la densidad del flujo.

Densidad del flujo; sombra enfocada; número de Mach; profundidad de enfoque agudo; diseño optimizado