[發(fā)明專利]基于脈沖激光輻照的半透明介質輻射特性測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310455615.9
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103472036A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 齊宏;牛春洋;任亞濤;阮立明
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G01N21/49
• 分類號: G01N21/49;G01N21/59;G01N21/31
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發(fā)明涉及半透明介質光學參數(shù)測量技術領域。

背景技術

一種介質，若在某個或若干個波段范圍內，其光譜光學厚度幾為有限值，則稱其為半透明介質。半透明介質在航空航天、軍事、能源、化工、生物醫(yī)療及大氣科學等多個領域有著廣泛的應用，其典型應用包括：航空器和汽車發(fā)動機的陶瓷零件制造、渦輪發(fā)動機的陶瓷隔熱防護層、空間光學系統(tǒng)的絕熱、光學纖維和光學組件的制造和半透明塑料的點燃等。

吸收系數(shù)和散射系數(shù)是表征半透明介質輻射傳輸特性的重要參數(shù)。對半透明介質吸收系數(shù)和散射系數(shù)實驗測量方法的研究可為半透明介質輻射導熱耦合作用下的熱性能的仿真提供重要的輻射特性參數(shù)數(shù)據(jù)，并且對于各種半透明介質吸收系數(shù)和散射系數(shù)數(shù)據(jù)的掌握對于上述半透明介質應用領域的研究具有重要的意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的基于透射、反射輻射信號測量的半透明介質輻射參數(shù)測量方法中測量方法復雜、速度慢、準確性差的問題，從而提出了基于脈沖激光輻照的半透明介質輻射特性測量方法。

基于脈沖激光輻照的半透明介質輻射特性測量方法包括下述步驟：

步驟一、將待測半透明介質制作成厚度為L的扁平試件，并在試件厚度方向的兩側均勻涂敷黑體涂層，將脈沖激光光源對準試件的左側中心，所述的激光光源方向垂直于試件的表面，將兩只熱電偶探頭分別固定于試件左右兩側，所述的兩只熱電偶探頭均連接熱電偶測溫儀；

步驟二、打開激光器，使脈沖激光光源對試件左側表面進行一個脈沖的照射，然后關閉激光器；同時，采用熱電偶測溫儀同步測量試件左右兩側隨時間變化的溫度，測量左側激光入射表面隨時間變化的溫度函數(shù)為T_w1(t)，右側表面隨時間變化的溫度函數(shù)為T_w2(t)，測量時間間隔為dt，總測量時間為N倍激光脈沖寬度；

步驟三、根據(jù)逆問題算法設待測半透明介質的吸收系數(shù)為κ_a，待測半透明介質的散射系數(shù)為κ_s，通過對穩(wěn)態(tài)輻射傳輸方程和瞬態(tài)導熱微分方程的耦合求解，得到在待測半透明介質的吸收系數(shù)為κ_a和待測半透明介質的散射系數(shù)為κ_s條件下的待測半透明介質的兩側面邊界溫度隨時間分布估計值T′_w1(t)和T′_w2(t)；

步驟四、將步驟二得到的左右兩側的測量溫度函數(shù)T_w1(t)、T_w2(t)和步驟三得到的左右兩側的測量溫度函數(shù)T′_w1(t)、T′_w2(t)代入如下目標函數(shù)計算公式，計算得到目標函數(shù)值F_obj：