1.一种基于莫尔条纹方程验证和调节光栅平行的方法,实施于基于莫尔层析技术检测流场的实验装置,其特征在于,包括以下步骤:S1:所述实验装置的光路系统包括一对光栅,分别为光栅G1和光栅G2,设靠近光源的光栅G1为参照光栅,光栅G2为待调节光栅;
S2:确定三维坐标系
以光栅G1的中心为坐标原点,光路传播的方向为水平面上的z轴向,x轴向为水平面上与z轴向垂直的方向,y轴向即为垂直于水平面的方向;
S3:将两光栅的栅线方向分别设置为与所述y轴呈+α/2和‑α/2的夹角;
S4:确定标准条纹间距:假设在光栅G1前表面的光波相位为 两光栅面平行时,一级滤波下的条纹方程可被表示为:
其中,Q为整数,d为光栅常数,Δ为光栅G1和光栅G2的间距,λ为探测光波波长,x和y为接收屏上任意一点的理论坐标;
则对应的标准条纹间距p为:S5:验证平行度
假设通过光栅G2绕x轴旋转一个角度θ,使得两个光栅面不平行,可得:x'=x
y'=ycosθ
Δ'=Δ+ysinθ (3)其中,x',y',Δ'分别表示当两光栅面不平行时,所述接收屏上任意一点的实际坐标,以及两光栅的实际间距;
将式(3)代入式(1),则此时光栅方程可被表示为:对应的条纹间距p'为:
比对条纹间距p'和条纹间距p,若p'与p一致,则表示两光栅面的平行度达标,即二者差值在实验允许的误差范围内;若p'与p不一致,则表示两光栅面的平行度不达标,则进入步骤S6;
S6:实施调节
以标准条纹间距p为调整目标,调节所述光栅G2相对x轴旋转的角度,直至计算获得的p'与p一致。
2.根据权利要求1所述的一种基于莫尔条纹方程验证和调节光栅平行的方法,其特征在于:
步骤S5中,平面波照射下,没有待测场时,若两个光栅面不平行,条纹间距p'可表示为:其中,γ表示平面波传播方向与x轴的夹角。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于莫尔条纹方程验证和调节光栅平行的方法,其特征在于:
2
所述Δ应满足Talbot距离,即有Δ=jd/λ,j=0,1,2,…。