[发明专利]基于粗精二级分光结构的非稳环境瞬态温度测量装置

权利要求书

1.一种基于粗精二级分光结构的非稳环境瞬态温度测量装置，其特征在于：包括前置光学机构、传导光纤（3）、分光机构和信号采集与处理模块，传导光纤（3）一端与前置光学机构连接，另一端与分光机构连接，分光机构再与信号采集与处理模块连接；

所述前置光学机构包括准直物镜（1）、分光镜（2）和CCD（20），沿光轴依次设置准直物镜（1）和分光镜（2），目标发射的光谱经准直物镜（1）会聚后，进入分光镜（2），经分光镜（2）分为反射光和透射光，反射光进入CCD（20），CCD（20）的靶面等效地位于准直物镜（1）的焦面处，利用它可以在测量时方便地观察并对准远处的目标，透射光进入传导光纤（3）的一端，从传导光纤（3）另一端射出，进入分光机构；

所述分光机构包括第一分光棱镜（4）、第二分光棱镜（5）、第一二元光栅（7）、第二二元光栅（13）、第三二元光栅（17）、第一离轴抛物面反射镜（6）、第二离轴抛物面反射镜（8）、第三离轴抛物面反射镜（12）、第四离轴抛物面反射镜（14）、第五离轴抛物面反射镜（16）、第六离轴抛物面反射镜（18）、第一接收靶面（9）、第二接收靶面（15）和第三接收靶面（19）；共光轴依次设置传导光纤（3）出射端、第一分光棱镜（4）和第二分光棱镜（5），从传导光纤（3）出射端射出的光，经第一分光棱镜（4）根据谱段不同，分为红外、可见光谱段的第一透射光和紫外光谱段的第一反射光，第一反射光射入第三离轴抛物面反射镜（12），经第三离轴抛物面反射镜（12）准直后射入第二二元光栅（13），第二二元光栅（13）将不同波长的光谱分开后射入第四离轴抛物面反射镜（14），经第四离轴抛物面反射镜（14）聚焦，由第二接收靶面（15）提取经第四离轴抛物面反射镜（14）聚焦后的特征光谱信号；第一透射光射入第二分光棱镜（5），经第二分光棱镜（5）根据谱段不同，分为可见光谱段的第二透射光和红外光谱段的第二反射光，第二反射光射入第五离轴抛物面反射镜（16），经第五离轴抛物面反射镜（16）准直后，射入第三二元光栅（17），第三二元光栅（17）将不同波长的光谱分开后射入第六离轴抛物面反射镜（18），经第六离轴抛物面反射镜（18）聚焦，第三接收靶面（19）提取经第六离轴抛物面反射镜（18）聚焦的特征光谱信号；第二透射光射入第一离轴抛物面反射镜（6），经第一离轴抛物面反射镜（6）准直后，射入第一二元光栅（7），第一二元光栅（7）将不同波长的光谱分开后射入第二离轴抛物面反射镜（8），经第二离轴抛物面反射镜（8）聚焦后，第一接收靶面（9）提取经第二离轴抛物面反射镜（8）聚焦的特征光谱信号；第一接收靶面（9）、第二接收靶面（15）和第三接收靶面（19）分别与信号采集与处理模块连接。

2.根据权利要求1所述的基于粗精二级分光结构的非稳环境瞬态温度测量装置，其特征在于：所述信号采集与处理模块包括通过导线依次连接的光电倍增管（10）、处理电路（11）和计算机（21）；光电倍增管（10）再通过光纤（22）分别与第一接收靶面（9）、第二接收靶面（15）和第三接收靶面（19）连接，第一接收靶面（9）、第二接收靶面（15）和第三接收靶面（19）提取到的特征光谱信号分别送入光电倍增管（10），由光电倍增管（10）探测到特征光谱信号的光能量后，输出与其强度相对应的电流信号，再经处理电路（11）将这一电流信号转化放大为电压信号，送入计算机（21），通过激发温度算法数学模型和辐射温度算法数学模型分析得到测量对象的瞬态温度。

3.根据权利要求1所述的基于粗精二级分光结构的非稳环境瞬态温度测量装置，其特征在于：所述传导光纤（3）芯径大于准直物镜（1）的焦斑直径。

4.根据权利要求1所述的基于粗精二级分光结构的非稳环境瞬态温度测量装置，其特征在于：所述传导光纤（3）的NA值与准直物镜（1）的F数之间符合如下关系式：arctan(1/2F)＜arcsinNA。

5.根据权利要求1所述的基于粗精二级分光结构的非稳环境瞬态温度测量装置，其特征在于：所述传导光纤（3）出射端等效位于第一离轴抛物面反射镜（6）、第三离轴抛物面反射镜（12）和第五离轴抛物面反射镜（16）的焦点。

6.根据权利要求1所述的基于粗精二级分光结构的非稳环境瞬态温度测量装置，其特征在于：所述第一接收靶面（9）位于第二离轴抛物面反射镜（8）的焦面，第二接收靶面（15）位于第四离轴抛物面反射镜（14）的焦面，第三接收靶面（19）位于第六离轴抛物面反射镜（18）的焦面。