内蒙古民族大学灵犀照影团队三年攻关光学检测设备 推进纹影观测与精密位移测量的小型化和自动化

内蒙古民族大学“灵犀照影”项目团队经过三年持续攻关，研制出具有自主知识产权的便携式高灵敏度纹影仪，并同步研发低成本纳米位移检测装置。团队围绕科研实验和教学中的仪器使用需求，持续改进光路结构、检测算法与自动化控制，探索光学检测设备的小型化与智能化。

图1 团队成员在实验室对叶片羽流进行检测

从科研教学需求确定研发方向

项目的起点，是团队在调研中发现的仪器使用难题。部分精密光学检测设备价格较高，对实验环境和操作经验要求较多，给高校实验教学及研发团队的日常测试带来使用门槛。如何让实验人员更方便地获得稳定、可分析的流场图像，成为团队确定研发方向时关注的问题。

团队由此将工作重点放在降低设备使用难度、提高观测稳定性和推进定量分析上，希望让光学检测设备更好地服务课堂实验与科研测试。

持续优化光路与自动化控制

“第一次搭光路时，图像全是模糊的，稍微碰一下桌子就得重来。”一位团队成员回忆。三年间，团队从传统Z型光路出发，逐步探索折叠式双光程结构，核心方案迭代20余版，算法也经历多次重构。一次次搭建、调试与复测，推动设备从初期光路实验向系统集成发展。

图2 第一代、第二代与第三代设备光路实物（从左至右）

纹影技术利用光通过不均匀介质时产生的偏折，将与气流密度变化有关的信号转化为可见图像。针对光强损耗和长期观测漂移等问题，团队开展偏振调控与双光程设计研究，并结合视觉伺服、精密刀口控制和图像处理算法，改善成像稳定性，为流场定量分析提供支撑。

图3 围绕光路原理与计算方法开展技术交流

在纹影系统之外，团队同步探索差分散斑检测方法，实现纳米级位移测量，并通过结构与方案优化降低装置成本。围绕不同实验需求，团队推出“流光系列”产品，推进设备的模块化、轻量化和智能化设计。

拓展应用场景推进成果转化

目前，团队已在翼型流场分析、植物周围微弱气流观测等场景中开展试验，探索纹影检测在气动研究与植物生理研究中的应用。围绕具体实验任务，团队持续调整成像与分析方案，使设备研发与应用验证相互衔接。

图4 光学实验调试现场及纹影成像画面（从左至右）

面向低空飞行器研发，团队将设备的应用重点放在气动测试环节。通过流场观测与定量分析，为旋翼设计、机体布局和不同工况下的性能优化提供实验依据。在航空航天等研究场景中，团队也将继续探索设备的适用条件与使用方式。

在成果转化方面，团队已与天津良益科技、杭州大华仪器等企业达成合作意向，围绕设备研发与应用开展交流，推动实验室成果与实际使用需求对接。

图5 围绕项目技术方案开展交流

三年的研发过程，让团队成员在光路搭建、仪器调试和算法分析中积累了实践经验。接下来，团队将继续围绕高速成像、算法优化与自动化系统集成开展研究，提升设备的稳定性和易用性，拓展其在科研实验与教学中的应用。