[發明專利]一種多光譜輻射測溫裝置及方法

有效

• 申請號: 201310633736.8
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103644972B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 陳紹武;張磊;陶蒙蒙;趙新艷;楊鵬翎;張振榮;胡志云;葉景峰;馮國斌
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/08
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司61100
• 代理人: 李中群

1.一種多光譜輻射測溫裝置，特征在于：包括脈沖寬譜光源（1）和依次設置在脈沖寬譜光源（1）出射光路上的入射準直透鏡組（3）、出射準直透鏡組（5）和光譜儀（6），待測量火焰（4）設置在入射準直透鏡組（3）和出射準直透鏡組（5）之間，脈沖寬譜光源（1）出射光經過入射準直透鏡組（3）準直后，穿過火焰（4）的待測量區域，并經出射準直透鏡組（5），耦合進光譜儀（6）。

2.根據權利要求1所述的多光譜輻射測溫裝置，其特征在于：所述的脈沖寬譜光源（1）為超連續譜激光器或發光二極管寬譜光源，經驅動源調制后實現脈沖輸出。

3.根據權利要求1所述的多光譜輻射測溫裝置，其特征在于：所述的脈沖寬譜光源（1）包括寬譜光源和機械調制單元（2），所述的寬譜光源為黑體源、鎢帶燈、鹵素燈或硅碳棒燈，所述的機械調制單元（2）為光閘或機械斬波器；所述的機械調制單元設置在脈沖寬譜光源（1）和入射準直透鏡組（3）之間或者入射準直透鏡組（3）和火焰（4）之間。

4.根據權利要求1至3任意之一所述的多光譜輻射測溫裝置，其特征在于：所述的光譜儀（6）為光纖光譜儀，所述光纖光譜儀的輸入光纖與出射準直透鏡組（5）的出口相聯。

5.根據權利要求1至3任意之一所述的多光譜輻射測溫裝置，其特征在于：所述的入射準直透鏡組（3）和出射準直透鏡組（5）的口徑、數值孔徑相同。

6.利用權利要求1所述的多光譜輻射測溫裝置實現燃燒流場的溫度測量的方法，其特征在于，包括以下步驟：

[1]光譜儀記錄得到脈沖寬譜光源在出光時的光譜信號V₁(λ)；

[2]光譜儀記錄脈沖寬譜光源和火焰同時作用下的光譜信號，獲取火焰單獨輻照到光譜儀的信號V₂(λ)和火焰與寬譜光源同時作用下的光譜信號V₃(λ)；

[3]計算得到火焰發射率系數ε(λ)=(V₂(λ)+V₁(λ)-V₃(λ))/V₁(λ)；

[4]對公式E(λ,T)=ϵ(λ)C1λ5[exp(C2/λT)-1]]]>進行數據擬合，得到火焰積分路徑上的溫度值；其中λ為工作波長，T為工作溫度，C₁和C₂分別為第一輻射常數和第二輻射常數，k為系統校正常數；

[5]計算得到不同時刻下的火焰溫度參數。

7.根據權利要求6所述的多光譜輻射測溫方法，其特征在于：所述步驟[2]中脈沖寬譜光源和光譜儀同步采集，脈沖寬譜光源的脈沖跳變沿作為光譜儀的采集觸發信號。

8.根據權利要求6所述的多光譜輻射測溫方法，其特征在于：所述步驟[2]中脈沖寬帶光源的脈寬為光譜儀積分時間的n+0.05～n+0.1倍，n為大于1的正整數。

9.根據權利要求8所述的多光譜輻射測溫方法，其特征在于：所述的n=2。

10.根據權利要求6所述的多光譜輻射測溫方法，其特征在于：所述的脈沖光源的輸出脈寬可取1～100ms，占空比為1：1。