一种基于激光色散光谱的温度和振幅遥测系统与方法技术方案

本发明专利技术提出一种基于激光色散光谱的温度和振幅遥测系统与方法，包括激光发射模块、电光调制器、分束器、准直镜、透射反射一体化光学模块、光电探测器、数据采集处理模块、气体池、原向反射器件等。在对温度和振幅遥测时，光通过电光调制器的强度调制后经分束器分为两路，一路直接输入光电探测器作为参考相位信号。另一路经过原向反射器件将通过气体池的光束原路回射，并通过透射反射一体化光学模块会聚到光电探测器，最后通过数据采集处理模块计算距离引起的相位变化和色散引起的相位变化，分别用于计算振幅和温度。本发明专利技术结构简单，实现容易，可以进行长期稳定的无源式测量，可用于航空航天等领域关键零件壁面的热振测试，具有广阔的应用前景。阔的应用前景。阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
precision distance metrology applications)介绍了一种基于连续波调制的激光三角法进行微小距离测量得方法，在8.7m的距离下验证系统具有50μm的测距分辨率。2019年Jiang等在《传感器》(Sensors)第19卷第5132页发表的论文《基于希尔伯特相位细分的频率扫描干涉测量绝对距离》(Absolute Distance Measurement Using Frequency
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Scanning Interferometry Based on Hilbert Phase Subdivision)中利用希尔伯特变换提取辅助干扰信号的相位，并计算出相位间隔所对应的时间点，进而实现了对振动绝对距离的测量，将测振的精度提高到4.64μm。但是在相干检测中，激光调制过程中的光频非线性会引起拍频信号频谱展宽，降低了空间分辨率，而且系统也同样存在复杂度高的缺点。相比于上述的测振手段，激光多普勒测振技术通过解析振动所产生的多普勒频移量，得到物体的振动状态，激光多普勒法具有测量速度快、分辨率高、集成度高等优点，而且激光多普勒测振仪也是商用比较成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光色散光谱的温度和振幅遥测系统与方法，包括101激光发射模块、102电光调制器、103分束器、104准直镜、105光电探测器1、106透射反射一体化光学模块、107气体池、108原向反射器件、109光电探测器和110数据采集处理模块；101激光发射模块发出调制激光通过102电光调制器进行高频强度调制后通过103分束器分为两束，一束直接输入105光电探测器1后输入110数据采集处理模块，另一束通过104准直镜准直后穿过106透射反射一体化光学模块入射到107气体池，穿过107气体池的光通过108原向反射器件后原路反射到106透射反射一体化光学模块，然后会聚到109光电探测器2后输入110数据采集处理模块实现对热振参数的解算；由105光电探测器1和109光电探测器2分别通过相敏检测获得初始相位和探测相位然后探测相位的无吸收部分拟合得到由于距离变化引起的和通过相变与初始相位的差得到距离相位，计算振动引起的振幅变化，通过探测相位与相变的差得到吸收相位，通过比色法计算107气体池中气体温度。2.根据权利要求1所述的一种基于激光色散光谱的温度和振幅遥测系统与方法，其特征在于，所述的101激光发射模块出射的激光通过102电光调制器，实现对光的高频强度调制，在中心波长两侧产生两个频谱带，产生三色激光，为了实现对温度和振幅的同步测量，三色激光被分为两束，一束由105电光探测器1接收，用于计算初始相位，一束通过待测目标后，由109电光探测器2接收，用于计算探测相位；所述的106透射反射一体化光学模块可以对来自不同方向的激光束分别实现透射和反射的功能，探测信号通过106透射反射一体化光学模块后由108原向反射器件将激光束后向反射回原始方向，然后由106透射反射一体化光学模块通过反射将光束偏离原始光路，并会聚到109光电探测器2，实现对传感器信号的收发一体化。3.根据权利要求1所述的一种基于激光色散光谱的温度和振幅遥测系统与方法，其特征在于，首先通过调制101激光发射模块的注入电流和温度来控制激光器的输出波长和光强，101激光发射模块通过调制后发出扫频激光，在某一时刻，将激光器发出的激光看成频率为ω0的单频激光，激光通过调制频率为Ω的102电光...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立军，王仁德，曹章，李泓瑶，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：