吴慧兰，胥 佳，曾朝元，代珍兵，段满益

(四川师范大学 物理与电子工程学院，四川 成都 610101)

纹影法是由Toepler. A于1864年基于用纹影仪系统对流场进行显示和测量而提出的光学方法[1]. 该方法是利用光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度的原理，将流场中密度梯度的变化转变为成像平面上相对光强的变化，使可压缩流场中的激波、压缩波等密度变化剧烈的区域成为可观察、可分辨的图像. 纹影系统的可视化功能广泛应用于流体力学实验中，特别是在气流的边界层、燃烧、激波、气体内的冷热对流以及风洞或水洞流场的检测[2-8]. 如1981年冯天值等人利用纹影技术对风洞进行检测[2]；2004年Kashitani. M等人用聚焦纹影系统对双楔翼型模型的流动进行显示[3]; 2006年Neumann. T等人利用纹影可视化超声波场[4]，2018年胡斌等人也利用纹影技术直接观察到声光介质内部的超声波图像[5]；2010年房喜荣等人将纹影技术应用到超燃流场中[6]. 随着实验和工程上的需求发展，对纹影系统灵敏度检测要求越来越精细. 实际中纹影系统利用刀片成像，图像背景亮度分布不均，而仅用图像平面的光强变化来表示密度变化没有考虑到背景亮度分布不均带来的影响，因此，对背景亮度进行有效修正就显得尤为重要. 本文将对纹影系统理论进行修正，并设计纹影系统实验来对理论进行验证.

1 理论分析

图1(a)是纹影成像的原理图，光源a发出锥形光投射至凹球面反射镜，被反射镜反射后聚焦……