[發(fā)明專利]一種爆炸火焰光分光單元、光譜分光測溫系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113074828A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 高勝利;高處寒;萬上賓;曹會
• 申請（專利權）人: 西安晶淼光電科技有限公司
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 孫雅靜;杜薇

一種爆炸火焰光分光單元、光譜分光測溫系統(tǒng)及方法，包括低通高反分光模塊，低通高反分光模塊用于將爆炸火焰光分為第一波段光和第二波段光；還包括與低通高反分光模塊輸出端連接的第一分光模塊和第二分光模塊，第一分光模塊用于將第一波段光分為10個第一波長光，第二分光模塊用于將第二波段光分為6個第二波長光。過對部件結構的合理設置，爆炸源爆炸瞬間的爆炸火焰光成像至分光單元，通過分光單元將爆炸火焰光兩次分光得到16個波長光的光信號，再通過數據采集處理模塊采集得到光譜輻射功率，再由計算機測量模塊測量獲得爆炸溫度，整體結構簡單，設計16路采集通道，采集速率達到μs量級，實現爆炸溫度爆炸瞬間的高速采集，整個測試過程高效、快速、精度高以及可靠性強。

技術領域

本發(fā)明涉及屬于爆炸溫度測試領域，具體涉及一種爆炸火焰光分光單元、光譜分光測溫系統(tǒng)及方法。

背景技術

隨著光電探測技術的發(fā)展，光譜測溫技術在爆炸溫度測試領域得到了越來越多的應用，目前已經出現了光纖光譜儀、四波段多光譜測溫儀、六波段多光譜測溫儀、紅外光譜輻射計等，這些光譜測溫儀器一般由光學鏡頭、分光模塊、探測模塊及測試軟件等組成，其中光譜分光與測溫系統(tǒng)的設計是多光譜測溫儀的核心。

在爆炸測溫領域，目前分光方法主要有光柵分光、濾光片分光、傅里葉分光三種方法，傅里葉分光方法需要光機掃描，不適合高速瞬態(tài)爆炸過程的策測試。濾光片分光由于具有設備小巧、緊湊、便攜性好等優(yōu)點也常用于在4波段或6波長爆溫的測試，但是光譜分辨率低、光譜通道少影響光譜發(fā)射率和測溫精度。光柵分光具有光譜分辨率高、通道多、測溫精度高等優(yōu)點，光柵分光后輸出的光譜帶寬一般采用線陣或面陣CCD接收光譜信號，由于線陣或面陣CCD的積分時間一般在ms量級，很難完成爆炸時間在ms量級瞬間爆炸的彈藥測試，另外能量利用低導致光學透過率低，信號也質量差。

發(fā)明內容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種爆炸火焰光分光單元、光譜分光測溫系統(tǒng)及方法，通過對部件結構的合理設置，將光學成像模塊將爆炸火焰光成像至分光單元，通過分光單元的低通高反分光模塊以及第一分光模塊和第二分光模塊將爆炸火焰光經過兩次分光得到16個波長光的光信號，再通過數據采集處理模塊采集得到光譜輻射功率，再由計算機測量模塊測量獲得爆炸溫度，整體結構簡單，設計16路采集通道，采集速率達到μs量級，實現爆炸溫度爆炸瞬間的高速采集，整個測試過程高效、快速、精度高以及可靠性強。

為實現上述目的，本發(fā)明采取的技術方案包括：

一種爆炸火焰光分光單元，包括低通高反分光模塊，低通高反分光模塊用于將爆炸火焰光分為第一波段光和第二波段光；還包括與低通高反分光模塊輸出端連接的第一分光模塊和第二分光模塊，第一分光模塊用于將第一波段光分為10個第一波長光，第二分光模塊用于將第二波段光分為6個第二波長光。

優(yōu)選的，低通高反分光模塊為第一波段光通過且第二波段光反射的分光鏡；其中，第一波段光的波段范圍為[0.7μm，1.4μm],第二波段光的波段范圍為(1.4μm，3μm]。

優(yōu)選的，第一分光模塊包括依次串聯(lián)的第一光柵和第一集束光纖組件，第一集束光纖組件包括相互并聯(lián)的10個第一集束光纖；第二分光模塊包括依次串聯(lián)的第二光柵和第二集束光纖組件，第二集束光纖組件包括相互并聯(lián)的6個第一集束光纖。

優(yōu)選的，10個第一波長光的波長分別為0.7μm、0.75μm、0.8μm、0.85μm、0.95μm、1.0μm、1.2μm、1.25μm、1.35μm和1.4μm，6個第二波長光的波長分別為1.55μm、1.6μm、1.9μm、2.0μm、2.8μm和3.0μm。

一種光譜分光測溫系統(tǒng)，包括依次串聯(lián)的光學成像模塊、分光單元、探測單元、數據采集處理模塊和計算機測量模塊；

光學成像模塊用于將爆炸火焰光成像至分光單元的輸入端；