[發(fā)明專利]反射太赫茲譜技術(shù)檢測偏濾器石墨瓦瞬態(tài)溫度的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210420320.3
• 申請(qǐng)日: 2012-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN103048061A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 信裕;海然;哈桑;丁洪斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K11/00
• 分類號(hào): G01K11/00
• 代理公司: 大連星海專利事務(wù)所 21208
• 代理人: 徐淑東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核聚變與光學(xué)診斷領(lǐng)域，特別涉及一種反射太赫茲譜技術(shù)檢測偏濾器石墨瓦瞬態(tài)溫度的裝置，本發(fā)明便于集成，能夠快速、同步地返回溫度數(shù)據(jù)，且無接觸無損傷。?

背景技術(shù)

太赫茲（Terahertz?or?THz）波通常指的是頻率處在0.1THz~10THz之間的電磁波，介于微波和紅外之間。太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)是一種相干探測技術(shù)，能夠同時(shí)獲得太赫茲脈沖的振幅信息和相位信息，通過對(duì)時(shí)間波形進(jìn)行傅立葉變換能直接得到樣品的吸收系數(shù)和折射率等光學(xué)參數(shù)。太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)因?yàn)橛兄芨叩奶綔y信噪比和較寬的探測帶寬，探測靈敏度很高，所以已經(jīng)廣泛應(yīng)用于材料性質(zhì)的分析中。理論及實(shí)驗(yàn)研究表明，很多工業(yè)材料用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)探測，能有效的產(chǎn)生共振吸收峰，從而提供了特征指紋譜，并可以進(jìn)行探測識(shí)別。同時(shí)，在某些環(huán)境下，太赫茲波具有獨(dú)特的強(qiáng)透射能力和低輻射能量的特點(diǎn)，不會(huì)對(duì)材料造成傷害，而且具有高功率及高分辨率。在高密度、高溫、磁化等離子體中，太赫茲波同樣也表現(xiàn)出零吸收的特性，這就為太赫茲波用來檢測磁約束聚變裝置中工作溫度提供了可能。?

磁約束聚變裝置中偏濾器主要是石墨瓦，而偏濾器是聚變反應(yīng)堆中的關(guān)鍵部件。在實(shí)際工作條件下,?面對(duì)等離子體的偏濾器表面要隨受很大的熱負(fù)荷，所以研究偏濾器材料表面在高熱負(fù)荷下的溫度狀態(tài)和分布是非常重要的。而傳統(tǒng)的熱電偶溫度計(jì)只能間接測量溫度，無法準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地描述石墨瓦溫度狀態(tài)，所以有一種同步并且能夠準(zhǔn)確檢測高溫的裝置顯得必不可少。?

石墨在太赫茲波段可以特征識(shí)別，理論模擬計(jì)算表明，隨著溫度的變化，太赫茲波射入石墨反射回的太赫茲譜也會(huì)有著相應(yīng)的變化，太赫茲頻域譜的特征譜線峰值位置會(huì)發(fā)生頻移，根據(jù)這一特征，可以理論計(jì)算不同溫度與標(biāo)定溫度（如常溫300K）特征譜線位置的頻移距離，從而確定出溫度隨頻移量的變化函數(shù)關(guān)系，作為測溫曲線，集成為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫，將石墨瓦工作溫度與標(biāo)定溫度太赫茲頻域譜的頻移距離和數(shù)據(jù)庫相對(duì)比，以此可以計(jì)算出石墨瓦所處環(huán)境的溫度，將這些溫度實(shí)時(shí)返回到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，從而同步檢測。?

綜上所述，利用反射太赫茲時(shí)域譜技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫可以集成為快速、同步檢測磁約束聚變裝置偏濾器石墨瓦在瞬時(shí)熱沖擊時(shí)溫度的裝置，在磁約束裝置窗口外向石墨瓦發(fā)射太赫茲波，并接收反射時(shí)域譜，達(dá)到無接觸無損傷。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，提供一種反射太赫茲譜技術(shù)檢測偏濾器石墨瓦瞬態(tài)溫度的裝置，能夠在線、同步且無接觸無損傷的檢測磁約束聚變裝置偏濾器石墨瓦在瞬時(shí)熱沖擊時(shí)的溫度。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供了一種反射太赫茲譜技術(shù)檢測偏濾器石墨瓦瞬態(tài)溫度的裝置，放置于磁約束聚變裝置觀測窗口外部，具體包括：太赫茲波發(fā)射裝置2、太赫茲波探測裝置3、激光測距探頭4、太赫茲時(shí)域-頻域轉(zhuǎn)換模塊5、數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)庫比對(duì)模塊6、結(jié)果輸出模塊7；?

所述激光測距探頭方向垂直于偏濾器石墨瓦1，激光測距探頭4探測偏濾器石墨瓦1與探頭距離，并將記錄的探測距離輸入至數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)庫比對(duì)模塊6；

所述太赫茲波發(fā)射裝置2向偏濾器石墨瓦1射入太赫茲波，偏濾器石墨瓦1反射回的太赫茲波由太赫茲波探測裝置3接收并記錄該溫度下偏濾器石墨瓦1反射回的太赫茲時(shí)域譜???????????????????????????????????????????????????；

將上述太赫茲時(shí)域譜???導(dǎo)入太赫茲時(shí)域-頻域轉(zhuǎn)換模塊5，所述太赫茲時(shí)域-頻域轉(zhuǎn)換模塊5將太赫茲時(shí)域譜???在有效頻域內(nèi)做傅里葉變換，得到工作溫度下的頻域譜???；

將上述頻域譜???導(dǎo)入數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)庫比對(duì)模塊6，數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)庫比對(duì)模塊6自動(dòng)選取特征譜線，讀取探測距離下標(biāo)定溫度的特征譜線峰值位置，計(jì)算工作溫度與標(biāo)定溫度特征譜線峰值位置頻移量；

所述數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)庫比對(duì)模塊6將上述頻移量與數(shù)據(jù)庫中探測溫度下的頻移量-溫度函數(shù)關(guān)系相比對(duì)，從而算出工作瞬時(shí)溫度，由結(jié)果輸出模塊7輸出結(jié)果；將輸出結(jié)果導(dǎo)入至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)8，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)8記錄隨著時(shí)間變化石墨瓦工作溫度的變化情況。

數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)庫比對(duì)模塊6，其功能為：①記錄探測距離；②讀取數(shù)據(jù)庫中探測距離下的標(biāo)定溫度特征譜線峰值位置；③自動(dòng)提取工作溫度特征譜線峰值位置并計(jì)算與標(biāo)定溫度頻移量，同時(shí)，與數(shù)據(jù)庫中該探測位置下的頻移量-溫度函數(shù)關(guān)系比照。?

有益效果：本發(fā)明采用反射太赫茲時(shí)域譜技術(shù)，能夠在線、同步并且無接觸無損傷地檢測磁約束聚變裝置偏濾器石墨瓦的熱沖擊瞬時(shí)溫度。?