[發(fā)明專利]利用可調(diào)諧激光技術(shù)檢測光學(xué)器件面溫度分布的一種方法

有效

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• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113049135B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周鷹;高蒙;趙斌興;王靜;孫啟明;李斌成
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01K7/24
• 分類號: G01K7/24
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了利用可調(diào)諧激光技術(shù)檢測光學(xué)器件面溫度分布的一種方法，該方法采用的光學(xué)器件面溫度分布檢測系統(tǒng)包括激光器調(diào)制模塊，激光器溫控模塊，半導(dǎo)體激光器，光學(xué)器件，溫度檢測模塊，信號處理模塊，微控制器(MCU)，反射鏡，激光功率計。激光器調(diào)制模塊為隨機(jī)電流調(diào)制的激光驅(qū)動器，使用激光調(diào)制模塊實現(xiàn)半導(dǎo)體激光器隨機(jī)的電流調(diào)制，激光器的驅(qū)動電流的改變會導(dǎo)致激光器波長和功率的改變，從而實現(xiàn)對待測對象的隨機(jī)功率激勵，然后利用一對溫度傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的陣列或掃描式傳感器完成對光學(xué)器件表面溫度信號的采樣和重構(gòu)過程。本發(fā)明利用可調(diào)諧激光技術(shù)檢測光學(xué)器件面溫度分布的一種方法，結(jié)構(gòu)簡單，適用于溫度檢測領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用可調(diào)諧激光技術(shù)檢測光學(xué)器件面溫度分布的一種方法，涉及溫度檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

溫度是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科研等部門最普遍的測量項目。它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)代科學(xué)研究及高新技術(shù)開發(fā)過程中也是一個極其普遍而重要的測量參數(shù)。溫度是表征物體冷熱程度的物理量，與長度、質(zhì)量、壓力等參數(shù)的測量有所不同,溫度測量是利用某些物質(zhì)的物理性能，如：熱膨脹率、電導(dǎo)率、熱電勢、磁性能、頻率、光學(xué)特性、熱噪聲、熱光輻射強(qiáng)度等與溫度的關(guān)系,做成各種各樣的感溫元件—溫度傳感器的,并通過使用溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)化為可用輸出信號來間接測量溫度，溫度傳感器可應(yīng)用于各個行業(yè)均有廣泛應(yīng)用。溫度傳感器的種類很多，按測溫方式分，可分為接觸式測溫和非接觸式測溫兩種。接觸式測溫法的特點是測溫元件直接與被測對象接觸，兩者之間進(jìn)行充分的熱交換，最后達(dá)到熱平衡，這時感溫元件的某一物理參數(shù)的量值就代表了被測對象的溫度值。非接觸測溫法能在接觸式測溫法使用不便的場合下進(jìn)行溫度檢測，非接觸式測溫法的特點是感溫元件不與被測對象相接觸，而是通過輻射進(jìn)行熱交換。本文所用的為接觸式電橋測溫。

可調(diào)諧激光技術(shù)檢測光學(xué)器件面溫度分布是應(yīng)用了壓縮感知原理，壓縮感知(CS)是一種尋找欠定線性系統(tǒng)的稀疏解的技術(shù)，用于獲取和重構(gòu)稀疏或可壓縮的信號，其在信息論、信號處理、圖像處理等領(lǐng)域受到高度關(guān)注，它打破了奈奎斯特采樣定律，在信號采樣的過程中用很少的采樣點實現(xiàn)了和全采樣一樣的效果。考慮到壓縮感知理論的特性，將其應(yīng)用于光學(xué)器件面溫度檢測的提取上，將采樣和壓縮結(jié)合到單個非自適應(yīng)線性測量過程中，可以在僅使用一對負(fù)溫度系數(shù)溫度傳感元件的情況下達(dá)到可檢測整個面的效果，實現(xiàn)全覆蓋檢測。但壓縮感知采樣方式較為復(fù)雜，需要尋找合適方法、器件完成壓縮感知的采樣、重構(gòu)過程。將壓縮感知應(yīng)用于光學(xué)器件面溫度檢測的重點在于實現(xiàn)激光對光學(xué)器件的隨機(jī)激勵，為此，采用隨機(jī)電流調(diào)制的激光驅(qū)動器來改變激光功率，以實現(xiàn)隨機(jī)激勵。相較于其它面溫度檢測技術(shù)，利用可調(diào)諧激光技術(shù)檢測光學(xué)器件面溫度分布的一種方法不需要機(jī)械輔助偏轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡單且精度更高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供利用可調(diào)諧激光技術(shù)檢測光學(xué)器件面溫度分布的一種方法，激光器調(diào)制模塊為隨機(jī)電流調(diào)制的激光驅(qū)動器，使用激光調(diào)制模塊實現(xiàn)半導(dǎo)體激光器隨機(jī)的電流調(diào)制，激光器的驅(qū)動電流的改變會導(dǎo)致激光器波長和功率的改變，從而實現(xiàn)對待測對象的隨機(jī)功率激勵，然后利用一對溫度傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的陣列或掃描式傳感器完成對光學(xué)器件表面溫度信號的采樣和重構(gòu)過程。

本發(fā)明解決上述的技術(shù)問題所用的技術(shù)方案為：利用可調(diào)諧激光技術(shù)檢測光學(xué)器件面溫度分布的一種方法，該方法采用的光學(xué)器件面溫度分布檢測系統(tǒng)包括激光器調(diào)制模塊，激光器溫控模塊，半導(dǎo)體激光器，光學(xué)器件，溫度檢測模塊，信號處理模塊，微控制器(MCU)，反射鏡，激光功率計。

其中，激光器調(diào)制模塊為隨機(jī)電流調(diào)制的激光驅(qū)動器，激光器驅(qū)動電流的改變會導(dǎo)致激光器功率的改變，從而使照射在被測對象上的激光功率發(fā)生變化，同時，由于驅(qū)動電流的變化，激光器的波長也會相應(yīng)改變，電流細(xì)調(diào)激光器波長。

其中，由于半導(dǎo)體激光器在工作時會產(chǎn)生較大的熱量，故激光器溫控模塊可對半導(dǎo)體激光器進(jìn)行散熱，同時，激光器溫控模塊也可對激光器波長產(chǎn)生一定的調(diào)諧作用，溫度粗調(diào)激光器波長。

其中，半導(dǎo)體激光器照射光學(xué)器件，光學(xué)器件會吸收照射激光束能量而產(chǎn)生溫升。