The invention discloses a plasma three-dimensional temperature field measuring device for eliminating emissivity error. The device consists of two front-end acquisition and splitting modules and signal acquisition and processing modules. The front-end acquisition and splitting module realizes automatic calibration through a triangular prism, so that the two front-end acquisition and splitting modules can vertically measure the target plasma. Through the splitting structure of the two front-end acquisition and splitting modules, a part of the measured light will converge to the end of the transmission fiber, and the transmission fiber will transmit the measured light to the spectral analysis module The spectral information of each element is analyzed by spectral analyzer, and the emissivity function of the corresponding element is calculated by computer. The other part measures the two-dimensional temperature field in the direction of light passing into the CCD. The three-dimensional temperature field of the plasma is obtained by superimposing the two-dimensional temperature field in the vertical direction. The invention realizes the measurement of three-dimensional temperature field of plasma and eliminates the error caused by emissivity, and can accurately measure in harsh environment and electromagnetic interference.
【技术实现步骤摘要】
一种消除发射率误差的等离子体三维温度场测量装置
本专利技术属于光学精密测试
,特别是一种消除发射率误差的等离子体三维温度场测量装置。
技术介绍
可以消除发射率误差的三维等离子体温度场测量的需求体现在军事武器研发、航空航天、等离子体特性相关科学研究等领域,三维温度场数据有助于工作人员获取材料性质、设备运行状态以及各种元素在等离子体态下相互作用的关系,对于科学研究具有重要意义。目前对于三维温度场的测量大多采用基于面阵型彩色CCD组的方法,该方法通过拍摄目标在三个波段下的辐射图像,三幅图像中每一个像素都以特定的基色值存储,即RGB值,通过图像处理的方法解析RGB值代表的像素点温度进而构建目标面的温度场。由于该方法在解析辐射温度中取光谱发射率为恒定的经验值,实际上光谱发射率是随目标的波长和温度变化而变化的,因此对于测量三维等离子体温度存在较大偏差。除了以上所述基于面阵型彩色CCD组方法之外,常见的基于光纤束扫描法的光谱测温法。其原理一种点式多光谱瞬态测温计,该方法解决了计算辐射温度中的光谱发射率的问题,但利用光纤束扫描只能测得测量路径上的温度积分值,用积分值表示被测物的整体温度,无法还原被测物内部真实的温度,从而不能构建被测等离子体的三维温度场。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以消除发射率误差的等离子体三维温度场测量装置,在解决等离子体光谱发射率问题的同时,建立出三维辐射温度场。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种消除发射率误差的等离子体三维温度场测量装置,包括两个前端采集与分光模块和信号采集与处理模块,该两个前端采集与分光模块均包括滤光片、C ...
【技术保护点】
1.一种消除发射率误差的等离子体三维温度场测量装置,其特征在于:包括两个前端采集与分光模块和信号采集与处理模块,该两个前端采集与分光模块均包括滤光片(3)、CCD摄像机(4);在任意一个前端采集与分光模块A中设置分光板(1)、会聚透镜组(2),且该前端采集与分光模块A采集到的入射光通过分光板(1)分光,一部分传入本模块的CCD摄像机(4)中,另一部分通过会聚透镜组(2)会聚到光纤端面,传入第一传输光纤(10);另一个前端采集与分光模块B直接将采集到的入射光传输给本模块的CCD摄像机(4);所述光谱分析模块包括第一离轴抛物面反射镜(5)、第二离轴抛物面反射镜(7)、二元光栅(6)、接收靶面(11);该模块采用C‑T式分光结构,第一传输光纤(10)输出端位于第一离轴抛物面反射镜(5)焦点,接收靶面(11)位于第二离轴抛物面反射镜(7)焦点;光信号从第一传输光纤(10)输出端出射,经由第一离轴抛物面反射镜(5)反射出平行光,平行光通过二元光栅(6)分光后反射到第二离轴抛物面反射镜(7),不同元素对应不同波长的测量光会被第二离轴抛物面反射镜(7)会聚到接收靶面(11)上的不同位置,并从接收靶面 ...
【技术特征摘要】
1.一种消除发射率误差的等离子体三维温度场测量装置,其特征在于:包括两个前端采集与分光模块和信号采集与处理模块,该两个前端采集与分光模块均包括滤光片(3)、CCD摄像机(4);在任意一个前端采集与分光模块A中设置分光板(1)、会聚透镜组(2),且该前端采集与分光模块A采集到的入射光通过分光板(1)分光,一部分传入本模块的CCD摄像机(4)中,另一部分通过会聚透镜组(2)会聚到光纤端面,传入第一传输光纤(10);另一个前端采集与分光模块B直接将采集到的入射光传输给本模块的CCD摄像机(4);所述光谱分析模块包括第一离轴抛物面反射镜(5)、第二离轴抛物面反射镜(7)、二元光栅(6)、接收靶面(11);该模块采用C-T式分光结构,第一传输光纤(10)输出端位于第一离轴抛物面反射镜(5)焦点,接收靶面(11)位于第二离轴抛物面反射镜(7)焦点;光信号从第一传输光纤(10)输出端出射,经由第一离轴抛物面反射镜(5)反射出平行光,平行光通过二元光栅(6)分光后反射到第二离轴抛物面反射镜(7),不同元素对应不同波长的测量光会被第二离轴抛物面反射镜(7)会聚到接收靶面(11)上的不同位置,并从接收靶面(11)上的出射孔输出到第二传输光纤(13);所述信号采集与处理模块包括光谱分析仪(8)、数字图像采集卡(9)、计算机(14),数字图像采集卡(9)采集并处理两个前端采集与分光模块中CCD摄影机(4)传来的电信号,并传送至...
【专利技术属性】
技术研发人员:沈华,卓烜,王念,朱日宏,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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