[發明專利]一種光纖束發射光譜層析中光纖傳感單元的標定方法

無效

• 申請號: 201210031624.0
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN102589706A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 萬雄;張志敏
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及發射光譜層析領域,?尤其涉及一種光纖束發射光譜層析中光纖傳感單元的標定方法。

背景技術

發射光譜層析是一種三維流場測試的方法,?該方法無需主動激光源,?利用待測目標多方向的輻射信息,?進行目標內部三維物理量分布的反演,?屬于一種被動式無損檢測方法,?具有其它光學層析方法所不具備的優點.?傳統的發射光譜層析利用多方向面陣探測器成像方式進行目標輻射信息采集,?但成像射線束形成的是錐束層析數據,?因此帶來很大的重建誤差.?光纖束發射光譜層析可獲取待測目標多方向平行束層析數據,?可減小錐束層析的重建誤差.?但光纖束發射光譜層析離實際應用要求還相差很遠,?其主要問題在于基于微元間輻射熱平衡的物理模型要求重建待測目標空間各點對應的黑體輻射強度,?因此光纖束傳感的輻射信息必須轉化為對應的黑體輻射強度以進行層析反演;?其次,?以往的標定方法都是針對單色黑體輻射強度進行,?因此與實際情況相差很遠,?進而帶來很大的誤差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光纖束發射光譜層析中光纖傳感單元的標定方法,該方法可標定出光纖束層析中所有光纖傳感單元輸出數字電壓與所對應的帶通黑體輻射強度關系,解決光纖束發射層析實際應用的關鍵問題。

本發明是這樣來實現的，方法為：光纖傳感單元由近紅外傳感光纖、光纖耦合器、近紅外光電傳感器、模擬放大電路、模數轉換器組成.?光纖傳感單元的波長傳感范圍Dl由近紅外傳感光纖及對應的近紅外光電傳感器決定;?光纖傳感單元由光纖支架固定,?沿黑體爐出射圓孔軸線放置,?出射圓孔至光纖傳感單元入射端面距離為L.?調節黑體爐至某一溫度值T₁,?根據普朗克黑體輻射定律,?可得到該溫度下對應于Dl波長范圍的帶通黑體輻射強度I₁,?讀出光纖傳感單元中模數轉換器輸出的數字電壓V₁,?可得到一個數字電壓與帶通黑體輻射強度的對應關系(I₁,?V₁).?繼續調節黑體爐至其它的溫度值T₂?、T₃、T₄、…、T_n,?采用相同的方法可得到一系列的對應關系(I₂,?V₂)、(I₃,?V₃)、(I₄,?V₄)、…、(I_n,?V_n).根據這些對應關系值,?可擬合出函數關系:?I=f(V).?改變距離L,?重復以上步驟,?可標定出不同距離L下,?光纖傳感單元輸出數字電壓與所對應的帶通黑體輻射強度關系I=f(V,?L)?.所有的光纖傳感單元都按該方法進行標定,?可建立所有光纖單元輻射傳感數據庫,?為光纖束發射層析測試提供前提和基礎。

本發明的技術效果是：基于本發明的標定方法及發射光譜層析算法,?可反演出待測目標空間各點對應的帶通黑體輻射強度,?從而準確計算出空間溫度分布,?解決光纖束發射層析實際應用的關鍵問題。

附圖說明

圖1為本發明的原理圖。

在圖中，1、黑體爐2、出射圓孔3、軸線4、近紅外傳感光纖5、光纖支架?6、光纖耦合器?7、近紅外光電傳感器?8、模擬放大電路?9、模數轉換器。

具體實施方式

本發明的原理如圖1所示，光纖傳感單元由近紅外傳感光纖4、光纖耦合器6、近紅外光電傳感器7、模擬放大電路8、模數轉換器9組成.?光纖傳感單元的波長傳感范圍Dl由近紅外傳感光纖4及對應的近紅外光電傳感器7決定;?光纖傳感單元由光纖支架5固定,?沿黑體爐1出射圓孔2的軸線3放置,?出射圓孔2至光纖傳感單元入射端面距離為L.?調節黑體爐1至某一溫度值T₁,?根據普朗克黑體輻射定律,?可得到該溫度下對應于Dl波長范圍的帶通黑體輻射強度I₁:

式中c₁、c₂分別為第一和第二輻射常數;?帶寬Dl?=?l₂-l₁.?讀出光纖傳感單元中模數轉換器9輸出的數字電壓V₁,?可得到一個數字電壓與帶通黑體輻射強度的對應關系(I₁,?V₁).?繼續調節黑體爐1至其它的溫度值T₂?、T₃、T₄、…、T_n,?采用相同的方法可得到一系列的對應關系(I₂,?V₂)、(I₃,?V₃)、(I₄,?V₄)、…、(I_n,?V_n).根據這些對應關系值,?可擬合出函數關系:?I=f(V),?改變距離L,?重復以上步驟,?可標定出不同距離L下,?光纖傳感單元輸出數字電壓與所對應的帶通黑體輻射強度關系I=f(V,?L)?.所有的光纖傳感單元都按該方法進行標定,?可建立所有光纖單元輻射傳感數據庫,?為光纖束發射層析測試提供前提和基礎.基于本發明的標定方法及發射光譜層析算法,?可反演出待測目標空間各點對應的帶通黑體輻射強度,?從而準確計算出空間溫度分布,?解決光纖束發射層析實際應用的關鍵問題。