[發明專利]一種瞬態熱流計雙功能型校準裝置及方法有效

申請號：	202010918231.6	申請日：	2020-09-04
公開（公告）號：	CN112161728B	公開（公告）日：	2023-03-31
發明（設計）人：	劉志鵬;劉凇含;徐強	申請（專利權）人：	南京理工大學
主分類號：	G01K19/00	分類號：	G01K19/00
代理公司：	南京理工大學專利中心 32203	代理人：	張玲
地址：	210094 ***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種瞬態熱流功能型校準裝置方法
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【說明書】：

本發明屬于傳感器校準領域，具體涉及一種瞬態熱流計雙功能型校準裝置及方法。包括依次連接的設置在光學平臺上的半導體激光器系統，光纖準直鏡，變倍激光擴束鏡，機械快門和熱流計安裝基座；熱流計安裝基座上安裝有標準熱流計和待校準熱流計；半導體激光器系統具有連續、脈沖和單脈沖三種工作模式，配合機械快門，能夠產生穩定的連續熱流、脈沖熱流和階躍熱流，實現熱流計的靈敏度和上升時間的校準。本發明采用的半導體激光器具有連續、脈沖和單脈沖三種工作模式，配合機械快門，能夠產生穩定的連續熱流、脈沖熱流和階躍熱流，能在同一裝置上實現瞬態熱流計靜態特性校準和動態特性校準的校準。

技術領域

本發明屬于傳感器校準領域，具體涉及一種瞬態熱流計雙功能型校準裝置及方法。

背景技術

瞬態熱流計能夠測量瞬時變化的熱流密度，其主要用于國防軍工等領域的科學研究。熱流傳感器作為熱流計的一次敏感器件，其校準結果的準確性是決定熱流計測量結果準確性的最關鍵因素，因此熱流計在出廠前或使用一段時間后都要進行校準。瞬態熱流計的校準主要是對其靈敏度和上升時間進行校準，靈敏度校準的方法有絕對法和比較法，上升時間校準屬于動態校準，以往熱流計校準設備不能同時實現瞬態熱流計靈敏度和上升時間的校準。熱流計靈敏度校準一般使用黑體爐、石英燈、高溫石墨平板和連續激光器等，其上升時間校準一般利用脈沖激光器。

且現有的用于熱流計校準的連續激光器產生的光斑范圍不可調，且校準大量程瞬態熱流計時，需要產生1MW/m²以上的熱流，能夠產生上述數量級的熱流的連續激光器功率高、發熱大，激光器的溫度高，需要水冷系統對其進行冷卻才能正常工作，且過高的溫度降低了激光器的使用壽命。另外，現有的激光器的光路精度要求高，調整過程繁瑣。

總之，現有技術中對瞬態熱流計的靈敏度和上升時間的校準，分別采用能夠產生連續穩定熱流的熱流設備和能夠產生瞬態熱流的熱流設備，即需要靜態和動態兩種設備才能實現瞬態熱流計的靈敏度和上升時間的校準，從而造成校準成本高、過程繁瑣以及校準系統復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在同一裝置上實現瞬態熱流計靜態特性校準(靈敏度和線性度等)和動態特性校準(上升時間)的校準裝置。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種瞬態熱流計雙功能型校準裝置，包括依次連接的設置在光學平臺上的半導體激光器系統，光纖準直鏡，變倍激光擴束鏡，機械快門和熱流計安裝基座；

所述熱流計安裝基座上安裝有標準熱流計和待校準熱流計；

所述半導體激光器系統具有連續、脈沖和單脈沖三種工作模式，配合機械快門，能夠產生穩定的連續熱流、脈沖熱流和階躍熱流，實現熱流計的靈敏度和上升時間的校準。

進一步的，所述熱流計安裝基座的側前方設有用于監控光斑的工業攝像頭，工業攝像頭連接圖像處理軟件實現對光斑的可視化。

進一步的，所述變倍激光擴束鏡，機械快門和熱流計安裝基座在光學平臺上的位置和高度可調。

進一步的，所述變倍激光擴束鏡具有2-6倍擴束能力，配合半導體激光器系統實現2kW/m²到2MW/m²范圍內的熱流密度可調。

進一步的，所述半導體激光器系統包括激光器機箱、光纖和光纖連接器。

進一步的，所述變倍激光擴束鏡通過變倍激光擴束鏡支撐件設置在光學平臺上，所述變倍激光擴束鏡支撐件包括第二底座和第二螺紋支柱；

所述變倍激光擴束鏡通過底部的螺紋孔與第二螺紋支柱)連接，第二螺紋支柱與第二底座連接，第二底座可移動的安裝在光學平臺上，通過調整螺紋孔和第二螺紋支柱的連接實現變倍激光擴束鏡的高度可調。