[發(fā)明專利]一種瞬態(tài)熱流計(jì)雙功能型校準(zhǔn)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010918231.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112161728B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志鵬;劉凇含;徐強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K19/00
• 分類號(hào): G01K19/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 張玲

1.一種利用瞬態(tài)熱流計(jì)雙功能型校準(zhǔn)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，其特征在于，瞬態(tài)熱流計(jì)雙功能型校準(zhǔn)裝置包括依次連接的設(shè)置在光學(xué)平臺(tái)(13)上的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)(1)，光纖準(zhǔn)直鏡(2)，變倍激光擴(kuò)束鏡(4)，機(jī)械快門(6)和熱流計(jì)安裝基座(8)；所述熱流計(jì)安裝基座(8)上安裝有標(biāo)準(zhǔn)熱流計(jì)(10)和待校準(zhǔn)熱流計(jì)(11)；所述變倍激光擴(kuò)束鏡(4)具有2-6倍擴(kuò)束能力，配合半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)(1)實(shí)現(xiàn)2kW/m²到2MW/m²范圍內(nèi)的熱流密度可調(diào)；所述半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)(1)具有連續(xù)、脈沖和單脈沖三種工作模式，配合機(jī)械快門(6)，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的連續(xù)熱流、脈沖熱流和階躍熱流，實(shí)現(xiàn)熱流計(jì)的靈敏度和上升時(shí)間的校準(zhǔn)；

工作模式包括穩(wěn)定連續(xù)熱流模式、脈沖熱流模式和階躍熱流模式三種校準(zhǔn)模式，具體為：

穩(wěn)定連續(xù)熱流模式：

機(jī)械快門(6)常開(kāi)，連續(xù)穩(wěn)定熱流持續(xù)輻射到標(biāo)準(zhǔn)熱流計(jì)(10)和待校準(zhǔn)熱流計(jì)(11)的表面上，熱流計(jì)產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)，調(diào)整穩(wěn)定熱流的熱流密度，熱流計(jì)產(chǎn)生不同的電壓信號(hào)，重復(fù)上述步驟，不同的電壓信號(hào)和熱流密度形成校準(zhǔn)曲線，實(shí)現(xiàn)熱流計(jì)靈敏度的校準(zhǔn)；

脈沖熱流模式：

打開(kāi)機(jī)械快門(6)，調(diào)節(jié)激光器的脈寬大于熱流計(jì)的上升時(shí)間，調(diào)整激光器的功率，使得激光光束的熱流密度大小達(dá)到熱流計(jì)量程的至少一半，選擇單脈沖模式，產(chǎn)生脈沖熱流信號(hào)，熱流計(jì)輸出響應(yīng)曲線，實(shí)現(xiàn)熱流計(jì)上升時(shí)間的校準(zhǔn)；

階躍熱流模式：

關(guān)閉機(jī)械快門(6)，調(diào)節(jié)激光器處于連續(xù)工作模式，調(diào)整激光器的功率，使得激光光束的熱流密度大小達(dá)到熱流計(jì)量程的至少一半，選擇連續(xù)模式，產(chǎn)生連續(xù)熱流信號(hào)，此時(shí)打開(kāi)機(jī)械快門(6)，具有一定功率的連續(xù)熱流信號(hào)穿過(guò)機(jī)械快門(6)瞬時(shí)輻射在熱流計(jì)上，即熱流計(jì)接收階躍熱流，產(chǎn)生階躍響應(yīng)，輸出響應(yīng)曲線，實(shí)現(xiàn)熱流計(jì)上升時(shí)間的校準(zhǔn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述光纖準(zhǔn)直鏡(2)通過(guò)光纖準(zhǔn)直鏡支撐件(3)設(shè)置在光學(xué)平臺(tái)上，所述光纖準(zhǔn)直鏡支撐件(3)包括第一底座(17)，第一螺紋支柱(18)，方形支撐(19)和套筒(20)；

所述光纖準(zhǔn)直鏡(2)的一端通過(guò)SMA905連接器與光纖連接器(16)連接，另一端與套筒(20)的內(nèi)孔螺紋連接，套筒(20)與方形支撐(19)上的內(nèi)孔間隙配合，方形支撐(19)上的螺紋孔與第一螺紋支柱(18)連接，第一螺紋支柱(18)與第一底座(17)連接，第一底座(17)可移動(dòng)的安裝在光學(xué)平臺(tái)(13)上；

所述套筒(20)的另一端與變倍激光擴(kuò)束鏡(4)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述熱流計(jì)安裝基座(8)的側(cè)前方設(shè)有用于監(jiān)控光斑的工業(yè)攝像頭(12)，工業(yè)攝像頭(12)連接圖像處理軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)光斑的可視化。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述變倍激光擴(kuò)束鏡(4)，機(jī)械快門(6)和熱流計(jì)安裝基座(8)在光學(xué)平臺(tái)上的位置和高度可調(diào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)(1)包括激光器機(jī)箱(14)、光纖(15)和光纖連接器(16)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述變倍激光擴(kuò)束鏡(4)通過(guò)變倍激光擴(kuò)束鏡支撐件(5)設(shè)置在光學(xué)平臺(tái)上，所述變倍激光擴(kuò)束鏡支撐件(5)包括第二底座(21)和第二螺紋支柱(22)；

所述變倍激光擴(kuò)束鏡(4)通過(guò)底部的螺紋孔與第二螺紋支柱(22)連接，第二螺紋支柱(22)與第二底座(21)連接，第二底座(21)可移動(dòng)的安裝在光學(xué)平臺(tái)(13)上，通過(guò)調(diào)整螺紋孔和第二螺紋支柱(22)的連接實(shí)現(xiàn)變倍激光擴(kuò)束鏡(4)的高度可調(diào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述熱流計(jì)安裝基座(8)通過(guò)熱流計(jì)支撐件(9)設(shè)置在光學(xué)平臺(tái)(13)上，所述熱流計(jì)支撐件(9)包括第三底座(23)和第三螺紋支柱(24)；

所述熱流計(jì)安裝基座(8)與第三螺紋支柱(24)螺紋連接，第三螺紋支柱(24)安裝在第三底座(23)，第三底座(23)可移動(dòng)的安裝在光學(xué)平臺(tái)(13)上。