一种检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种检测装置及检测方法，该检测装置包括光源模块、光路模块、信号处理模块和控制模块。控制模块分别与光源模块、光路模块和信号处理模块连接，用于控制和调整光源模块、光路模块和信号处理模块。该检测装置应用于风洞环境实验，在该环境实验中，通过激光来检测待测样品在高温高速气流作用下的氧化烧蚀产物和相变过程，激光测量不会影响待测样品的表面温度，不会对待测样品表面造成额外的损伤，精度高、测量范围大、检测时间短，具有较高的空间分辨率。且该检测装置通过控制模块控制和调整光源模块、光路模块和信号处理模块，使该检测装置在检测的同时能够有效地排除黑体辐射背景的影响以及其它干扰因素，确保测量结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种检测装置及检测方法
本专利技术属于光谱检测
，尤其涉及一种检测装置及检测方法。
技术介绍
在热防护材料的研发中，风洞实验是重要且常见的材料服役性能的测试手段。风洞环境中需要对材料的热防护性能进行在线检测和评价，现有的检测系统主要围绕着材料的表面温度、烧蚀率、高温热变形、应变等参数的测量，而对于材料在高温高速气流作用下的氧化烧蚀和相变的测量，利用现有的检测系统在线检测时，容易受到黑体辐射等干扰，造成测量结果失真。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供了一种检测装置，包括光源模块、光路模块、信号处理模块和控制模块；所述控制模块与所述光源模块、所述光路模块和所述信号处理模块连接，并用于控制所述光源模块、所述光路模块和所述信号处理模块；其中，所述光源模块，包括脉冲激光器，所述脉冲激光器用于产生脉冲激光，并将所述脉冲激光发射至所述光路模块；所述光路模块，用于接收并调整所述脉冲激光以获得能聚焦至待测样品的目标圆形光束，并将被散射的目标圆形光束进行滤光处理，以及将所述被滤光处理的光束发送至所述信号处理模块；所述信号处理模块，用于接收并处理所述被滤光处理的光束以获得光谱数据，所述信号处理模块将所述光谱数据发送至所述控制模块；所述控制模块还用于接收并分析所述光谱数据。在上述装置中，所述光路模块包括衰减组件、扩束整形组件和收集组件；其中，所述衰减组件，用于接收并调整来自所述脉冲激光器的所述脉冲激光，并将所述被调整的脉冲激光传输至所述扩束整形组件；所述扩束整形组件，用于接收并扩束所述被调整的脉冲激光以获得所述目标圆形光束，并将所述目标圆形光束传输至所述收集组件；所述收集组件，用于接收所述目标圆形光束，并将所述目标圆形光束聚焦至所述待测样品，所述收集组件接收来自所述待测样品的所述被散射的目标圆形光束，并对该被散射的目标圆形光束进行滤光处理，以及将所述被滤光处理的光束传输至所述信号处理模块。在上述装置中，所述衰减组件包括格兰激光棱镜和可旋转的二分之一波片；其中，所述二分之一波片，用于接收来自所述脉冲激光器的所述脉冲激光，并改变所述脉冲激光的偏振角度，以及将所述被改变的脉冲激光发送至所述格兰激光棱镜；所述格兰激光棱镜，用于接收所述被改变的脉冲激光，并将所述被改变的脉冲激光分束以获得水平偏振光，以及将所述水平偏振光发送至所述扩束整形组件。在上述装置中，所述扩束整形组件包括光阑、可移动的第一凹透镜和可移动的第一凸透镜；其中，所述光阑，用于接收来自所述格兰激光棱镜的所述水平偏振光，并对所述水平偏振光进行滤光以获得第一圆形光束，以及将所述第一圆形光束发送至所述第一凹透镜；所述第一凹透镜，用于接收并发散所述第一圆形光束以获得第二圆形光束，并将所述第二圆形光束发送至第一凸透镜；所述第一凸透镜，所述第一凸透镜，用于接收并调整所述第二圆形光束以获得所述目标圆形光束，以及将所述目标圆形光束发送至所述收集组件。在上述装置中，所述收集组件包括直角棱镜、聚焦透镜、透镜组、滤光片和光纤耦合镜；其中，所述直角棱镜，用于接收来自所述第一凸透镜的所述目标圆形光束，并将所述目标圆形光束反射至所述聚焦透镜；所述聚焦透镜，用于接收所述目标圆形光束，并将所述目标圆形光束聚焦至待测样品，所述聚焦透镜接收被所述待测样品散射的目标圆形光束，并将该被散射的目标圆形光束发送至所述透镜组；所述透镜组，用于接收和调整所述被散射的目标圆形光束以获得平行光束，以及将该平行光束发送至所述滤光片；所述滤光片，用于接收该平行光束，并对该平行光束进行滤光处理，保留拉曼散射光，所述滤光片将该拉曼散射光发送至所述光纤耦合镜；所述光纤耦合镜，用于接收所述拉曼散射光，并聚焦该拉曼散射光至光纤端口，所述光纤耦合镜通过光纤将该拉曼散射光传输至所述信号处理模块。在上述装置中，所述信号处理模块包括光谱仪和探测器；其中，所述光谱仪，用于接收和分解来自所述光纤耦合镜的所述拉曼散射光以获得光谱线，所述光纤耦合镜通过光纤连接于所述光谱仪的入光口；所述探测器，用于探测所述光谱线以获得所述光谱数据，并将所述光谱数据发送至所述控制模块，所述探测器与所述光谱仪的出光口连接。在上述装置中，所述控制模块包括上位机，所述上位机连接并调整所述脉冲激光器、所述二分之一波片、所述第一凹透镜、所述第一凸透镜、所述光谱仪和所述探测器，以及接收和分析来自所述探测器的所述光谱数据。在上述装置中，所述控制模块还包括时序控制器，所述时序控制器连接并调整所述脉冲激光器和所述探测器，以使所述脉冲激光器的脉冲时序与所述探测器的快门时序同步。本专利技术还提供了一种检测方法，应用于检测装置，该检测装置包括光源模块、光路模块、信号处理模块和控制模块，该控制模块分别与所述光源模块、所述光路模块和所述信号处理模块连接，用于控制和调整所述光源模块、所述光路模块和所述信号处理模块，该方法包括以下步骤：所述光源模块产生脉冲激光，并将所述脉冲激光发射至所述光路模块；所述光路模块接收所述脉冲激光，并对所述脉冲激光进行调整以获得目标圆形光束；所述光路模块聚焦所述目标圆形光束至待测样品；所述光路模块收集并调整被所述待测样品散射的目标圆形光束以获得平行光束，所述光路模块对所述平行光束进行滤光处理，保留拉曼散射光；所述光路模块将所述拉曼散射光发送至所述信号处理模块；所述信号处理模块接收所述拉曼散射光，并对所述拉曼散射光进行处理以获得相应的光谱数据；所述信号处理模块将所述光谱数据发送至所述控制模块；所述控制模块接收所述光谱数据，并对所述光谱数据进行分析。在上述方法中，所述光路模块接收所述脉冲激光，并对所述脉冲激光进行调整以获得目标圆形光束的步骤，还包括：所述光路模块改变所述脉冲激光的偏振角度，并对所述被改变的脉冲激光分束以获得水平偏振光；所述光路模块对所述水平偏振光进行滤光，保留强度均匀的第一圆形光束；所述光路模块对所述被保留的第一圆形光束进行发散、调整以获得所述目标圆形光束。本专利技术中的检测装置应用于风洞环境实验，在该环境实验中，通过激光来检测待测样品在高温高速气流作用下的相变过程，激光测量不会影响待测样品的表面温度，不会对待测样品表面造成额外的损伤，精度高、测量范围大、检测时间短，具有较高的空间分辨率。且该检测装置通过控制模块控制和调整光源模块、光路模块和信号处理模块，使该检测装置在检测的同时能够有效地排除黑体辐射背景的影响以及其它干扰因素，确保测量结果的准确性。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术实施例中检测装置的整体结构框图；图2为本专利技术实施例中光源模块的结构框图；图3为本专利技术实施例中光路模块的结构框图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测装置，包括光源模块、光路模块、信号处理模块和控制模块；所述控制模块与所述光源模块、所述光路模块和所述信号处理模块连接，并用于控制所述光源模块、所述光路模块和所述信号处理模块；其中，/n所述光源模块，包括脉冲激光器，所述脉冲激光器用于产生脉冲激光，并将所述脉冲激光发射至所述光路模块；/n所述光路模块，用于接收并调整所述脉冲激光以获得能聚焦至待测样品的目标圆形光束，并将被散射的目标圆形光束进行滤光处理，以及将所述被滤光处理的光束发送至所述信号处理模块；/n所述信号处理模块，用于接收并处理所述被滤光处理的光束以获得光谱数据，所述信号处理模块将所述光谱数据发送至所述控制模块；/n所述控制模块还用于接收并分析所述光谱数据。/n

【技术特征摘要】
20200312 CN 20201017191201.一种检测装置，包括光源模块、光路模块、信号处理模块和控制模块；所述控制模块与所述光源模块、所述光路模块和所述信号处理模块连接，并用于控制所述光源模块、所述光路模块和所述信号处理模块；其中，
所述光源模块，包括脉冲激光器，所述脉冲激光器用于产生脉冲激光，并将所述脉冲激光发射至所述光路模块；
所述光路模块，用于接收并调整所述脉冲激光以获得能聚焦至待测样品的目标圆形光束，并将被散射的目标圆形光束进行滤光处理，以及将所述被滤光处理的光束发送至所述信号处理模块；
所述信号处理模块，用于接收并处理所述被滤光处理的光束以获得光谱数据，所述信号处理模块将所述光谱数据发送至所述控制模块；
所述控制模块还用于接收并分析所述光谱数据。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光路模块包括衰减组件、扩束整形组件和收集组件；其中，
所述衰减组件，用于接收并调整来自所述脉冲激光器的所述脉冲激光，并将所述被调整的脉冲激光传输至所述扩束整形组件；
所述扩束整形组件，用于接收并扩束所述被调整的脉冲激光以获得所述目标圆形光束，并将所述目标圆形光束传输至所述收集组件；
所述收集组件，用于接收所述目标圆形光束，并将所述目标圆形光束聚焦至所述待测样品，所述收集组件接收来自所述待测样品的所述被散射的目标圆形光束，并对该被散射的目标圆形光束进行滤光处理，以及将所述被滤光处理的光束传输至所述信号处理模块。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述衰减组件包括格兰激光棱镜和可旋转的二分之一波片；其中，
所述二分之一波片，用于接收来自所述脉冲激光器的所述脉冲激光，并改变所述脉冲激光的偏振角度，以及将所述被改变的脉冲激光发送至所述格兰激光棱镜；
所述格兰激光棱镜，用于接收所述被改变的脉冲激光，并将所述被改变的脉冲激光分束以获得水平偏振光，以及将所述水平偏振光发送至所述扩束整形组件。


4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述扩束整形组件包括光阑、可移动的第一凹透镜和可移动的第一凸透镜；其中，
所述光阑，用于接收来自所述格兰激光棱镜的所述水平偏振光，并对所述水平偏振光进行滤光以获得第一圆形光束，以及将所述第一圆形光束发送至所述第一凹透镜；
所述第一凹透镜，用于接收并发散所述第一圆形光束以获得第二圆形光束，并将所述第二圆形光束发送至第一凸透镜；
所述第一凸透镜，用于接收并调整所述第二圆形光束以获得所述目标圆形光束，以及将所述目标圆形光束发送至所述收集组件。


5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述收集组件包括直角棱镜、聚焦透镜、透镜组、滤光片和光纤耦合镜；其中，
所述直角棱镜，用于接收来自所述第一凸透镜的所述目标圆形光束，并将所述目标圆形光束反射至所述聚焦透镜；
所述聚焦透镜，用于接收所述目标圆形光束...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凤平，何康，李泉水，路彦珍，王文瑞，阳建宏，孙冬柏，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11