專利名稱：一種光纖束發(fā)射光譜層析中光纖傳感單元的標定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)射光譜層析領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖束發(fā)射光譜層析中光纖傳感單元的標定方法。
背景技術(shù)：
發(fā)射光譜層析是一種三維流場測試的方法，該方法無需主動激光源，利用待測目標多方向的輻射信息，進行目標內(nèi)部三維物理量分布的反演，屬于一種被動式無損檢測方法，具有其它光學層析方法所不具備的優(yōu)點.傳統(tǒng)的發(fā)射光譜層析利用多方向面陣探測器成像方式進行目標輻射信息采集，但成像射線束形成的是錐束層析數(shù)據(jù)，因此帶來很大的重建誤差.光纖束發(fā)射光譜層析可獲取待測目標多方向平行束層析數(shù)據(jù)，可減小錐束層析的重建誤差.但光纖束發(fā)射光譜層析離實際應(yīng)用要求還相差很遠，其主要問題在于基于微元間輻射熱平衡的物理模型要求重建待測目標空間各點對應(yīng)的黑體輻射強度，因此光纖束傳感的輻射信息必須轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的黑體輻射強度以進行層析反演；其次，以往的標定方法都是針對單色黑體輻射強度進行，因此與實際情況相差很遠，進而帶來很大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光纖束發(fā)射光譜層析中光纖傳感單兀的標定方法， 該方法可標定出光纖束層析中所有光纖傳感單元輸出數(shù)字電壓與所對應(yīng)的帶通黑體輻射強度關(guān)系，解決光纖束發(fā)射層析實際應(yīng)用的關(guān)鍵問題。本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，方法為光纖傳感單元由近紅外傳感光纖、光纖耦合器、 近紅外光電傳感器、模擬放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成.光纖傳感單元的波長傳感范圍^7由近紅外傳感光纖及對應(yīng)的近紅外光電傳感器決定；光纖傳感單元由光纖支架固定，沿黑體爐出射圓孔軸線放置，出射圓孔至光纖傳感單元入射端面距離為調(diào)節(jié)黑體爐至某一溫度值T1,根據(jù)普朗克黑體輻射定律，可得到該溫度下對應(yīng)于波長范圍的帶通黑體輻射強度I1,讀出光纖傳感單元中模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字電壓V1,可得到一個數(shù)字電壓與帶通黑體輻射強度的對應(yīng)關(guān)系(I1, V1).繼續(xù)調(diào)節(jié)黑體爐至其它的溫度值T2、T3、T4、…、 Tn,采用相同的方法可得到一系列的對應(yīng)關(guān)系(12，V2), (I3, V3), (I4, ν4)、···、(ιη，Vn).根據(jù)這些對應(yīng)關(guān)系值，可擬合出函數(shù)關(guān)系I=f(v).改變距離L，重復(fù)以上步驟，可標定出不同距離Z下，光纖傳感單元輸出數(shù)字電壓與所對應(yīng)的帶通黑體輻射強度關(guān)系I=f (V， D .所有的光纖傳感單元都按該方法進行標定，可建立所有光纖單元輻射傳感數(shù)據(jù)庫， 為光纖束發(fā)射層析測試提供前提和基礎(chǔ)。本發(fā)明的技術(shù)效果是基于本發(fā)明的標定方法及發(fā)射光譜層析算法，可反演出待測目標空間各點對應(yīng)的帶通黑體輻射強度，從而準確計算出空間溫度分布，解決光纖束發(fā)射層析實際應(yīng)用的關(guān)鍵問題。


圖I為本發(fā)明的原理圖。在圖中，I、黑體爐2、出射圓孔3、軸線4、近紅外傳感光纖5、光纖支架6、光纖耦合器7、近紅外光電傳感器8、模擬放大電路9、模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
具體實施例方式本發(fā)明的原理如圖I所示，光纖傳感單元由近紅外傳感光纖4、光纖耦合器6、近紅外光電傳感器7、模擬放大電路8、模數(shù)轉(zhuǎn)換器9組成.光纖傳感單元的波長傳感范圍由近紅外傳感光纖4及對應(yīng)的近紅外光電傳感器7決定；光纖傳感單兀由光纖支架5固定， 沿黑體爐I出射圓孔2的軸線3放置，出射圓孔2至光纖傳感單元入射端面距離為Z.調(diào)節(jié)黑體爐I至某一溫度值T1,根據(jù)普朗克黑體輻射定律，可得到該溫度下對應(yīng)于波長范圍的帶通黑體輻射強度I1:
權(quán)利要求
1.一種光纖束發(fā)射光譜層析中光纖傳感單元的標定方法，其特征是光纖傳感單元的波長傳感范圍為^7，光纖傳感單元由光纖支架固定，沿黑體爐出射圓孔軸線放置，出射圓孔至光纖傳感單元入射端面距離為Z，調(diào)節(jié)黑體爐至某一溫度值T1,根據(jù)普朗克黑體輻射定律，可得到該溫度下對應(yīng)于^7波長范圍的帶通黑體輻射強度I1,讀出光纖傳感單元中模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字電壓V1,可得到一個數(shù)字電壓與帶通黑體輻射強度的對應(yīng)關(guān)系 (I1, V1).繼續(xù)調(diào)節(jié)黑體爐至其它的溫度值T2、τ3、τ4、…、τη，采用相同的方法可得到一系列的對應(yīng)關(guān)系(12，V2)、(I3, V3)、(I4, V4)、…、(In, Vn).根據(jù)這些對應(yīng)關(guān)系值，可擬合出函數(shù)關(guān)系I=f(v)，改變距離L，重復(fù)以上步驟，可標定出不同距離Z下，光纖傳感單元輸出數(shù)字電壓與所對應(yīng)的帶通黑體輻射強度關(guān)系i=f (V，D。
全文摘要
一種光纖束發(fā)射光譜層析中光纖傳感單元輸出數(shù)字電壓與所對應(yīng)的帶通黑體輻射強度關(guān)系的標定方法,方法為光纖傳感單元由光纖支架固定,沿黑體爐出射圓孔軸線放置,出射圓孔至光纖傳感單元入射端面距離為L.本方法可建立所有光纖單元數(shù)字電壓與所對應(yīng)的帶通黑體輻射強度關(guān)系數(shù)據(jù)庫,為光纖束發(fā)射層析測試提供前提和基礎(chǔ).本發(fā)明的技術(shù)效果是基于本發(fā)明的標定方法及發(fā)射光譜層析算法,可反演出待測目標空間各點對應(yīng)的帶通黑體輻射強度,從而準確計算出空間溫度分布,解決光纖束發(fā)射層析實際應(yīng)用的關(guān)鍵問題。
文檔編號G01J5/00GK102589706SQ20121003162
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者萬雄, 張志敏 申請人:南昌航空大學