[發(fā)明專利]一種基于反射式衰減片的等離子體不同光強(qiáng)區(qū)域原位同步成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810641656.X
• 申請(qǐng)日: 2018-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN108738222B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒江林;李敏;王利達(dá);肖榮詩;趙樂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H05H1/00
• 分類號(hào): H05H1/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發(fā)明涉及一種基于反射式衰減片的等離子體不同光強(qiáng)區(qū)域原位同步成像方法，具體為一種利用光在兩片非平行衰減片間多次反射和透射，實(shí)現(xiàn)等離子體不同光強(qiáng)區(qū)域原位同步成像的觀察方法。本發(fā)明方法基于等離子體輻射的光進(jìn)入非平行的兩面反射式衰減片中多次反射和透射，采用相機(jī)記錄每一次透射的光。兩面衰減片采用非平行方式的目的是分開每次反射和透射的位置，以便錯(cuò)開透射成像的位置；多次反射的目的是層層剝離低光強(qiáng)區(qū)域，留到最后的是高光強(qiáng)區(qū)域。采用該方法能夠獲得等離子體不同光強(qiáng)區(qū)域的清晰形貌。本發(fā)明適用于激光制造、電弧制造、激光電弧復(fù)合制造、核聚變等過程中等離子體的觀察。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于反射式衰減片的等離子體不同光強(qiáng)區(qū)域原位同步成像方法，具體為一種利用光在兩片非平行衰減片間多次反射和透射，實(shí)現(xiàn)等離子體不同光強(qiáng)區(qū)域原位同步成像的觀察方法。

背景技術(shù)

等離子體是激光制造、電弧制造、激光電弧復(fù)合制造、核聚變等過程中固有的物理現(xiàn)象。研究等離子體的特性行為，對(duì)揭示等離子體的物理性質(zhì)及其對(duì)相關(guān)過程的影響規(guī)律均具有重要意義。例如，研究激光焊接等離子體或電弧焊接等離子體，對(duì)理解激光或電弧焊接物理過程及優(yōu)化該焊接工藝具有重要的指導(dǎo)意義。等離子體的形態(tài)和溫度是描述等離子體特性行為的主要方面，近年來的有關(guān)等離子體的研究基本圍繞這兩方面展開。

關(guān)于等離子體的形態(tài)，通常采用高速攝像、基于等離子體輻射的光強(qiáng)進(jìn)行觀測(cè)。然而，等離子體的溫度很高，采用該方法進(jìn)行觀察容易產(chǎn)生炫光，干擾對(duì)等離子體的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)。關(guān)于等離子體的溫度，普遍的研究手段是基于光譜儀診斷等離子體輻射的譜線進(jìn)行計(jì)算。等離子體的溫度分布不均勻，而光譜儀僅能夠逐點(diǎn)間的測(cè)量，采用該方法也難以準(zhǔn)確獲得等離子體溫度的空間分布規(guī)律。等離子體輻射的光強(qiáng)與其溫度的分布具有緊密聯(lián)系。可以通過高速攝像配置不同的衰減片，基于測(cè)量等離子體輻射光強(qiáng)分布區(qū)域，初步判斷等離子體溫度空間分布規(guī)律。然而，針對(duì)同一個(gè)等離子體，以現(xiàn)有的方法同一時(shí)刻只能判斷一個(gè)分布區(qū)域。針對(duì)同一個(gè)等離子體，原位同時(shí)獲得其不同光強(qiáng)分布區(qū)域的方法尚未見報(bào)道。

本發(fā)明方法基于等離子體輻射的光進(jìn)入非平行的兩面反射式衰減片中多次反射和透射，采用相機(jī)記錄每一次透射的光。兩面衰減片采用非平行方式的目的是分開每次反射和透射的位置，以便錯(cuò)開透射成像的位置；多次反射的目的是層層剝離低光強(qiáng)區(qū)域，留到最后的是高光強(qiáng)區(qū)域。采用該方法能夠獲得等離子體不同光強(qiáng)區(qū)域的清晰形貌。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于反射式衰減片的等離子體不同光強(qiáng)區(qū)域原位同步成像方法，適用于激光制造、電弧制造、激光電弧復(fù)合制造、核聚變等過程中等離子體的觀察。

所述的一種基于反射式衰減片的等離子體不同光強(qiáng)區(qū)域原位同步成像方法，其特征在于：采用兩片等尺寸的反射式衰減片，衰減片的透光率為1％～99％，兩片衰減片的透光率不同或者相同，透光波長(zhǎng)為10～2000nm，衰減片間夾角為0.01～30°。

所述的一種基于反射式衰減片的等離子體不同光強(qiáng)區(qū)域原位同步成像方法，其成像原理為：等離子體輻射的光進(jìn)入第一片反射式衰減片，由于兩片衰減片之間存在一定的夾角，光將在兩衰減片中間發(fā)生一系列的透射和反射。每次經(jīng)過第二片衰減片透射的光被鏡頭獲得，將形成一系列等離子體的像。

衰減片具有不同的透光率，不同透光率的衰減片組合在一起，最后所成的像亮暗程度也不同。根據(jù)衰減片的透光率，可以計(jì)算出每一個(gè)像的透光率。假設(shè)第一個(gè)衰減片的透光率為a，第二片衰減片的透光率為b(a，b均1)。經(jīng)過第一個(gè)衰減片透射之后，再經(jīng)過第二個(gè)衰減片透射，形成第一個(gè)像的透光率為：

T₁＝ab (1)

經(jīng)過第一個(gè)衰減片透射之后，再經(jīng)過第二個(gè)衰減片的反射，回到第一個(gè)衰減片再反射一次。第二次經(jīng)第二個(gè)衰減片透射后，形成第二個(gè)像的透光率為：

T₂＝a(1-b)(1-a)b＝ab(1-b)(1-a) (2)