[实用新型]一种光纤分光测温系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及爆炸温度测试技术领域，具体涉及一种光纤分光测温系统。

背景技术

在爆炸温度的测试领域，目前主要有全辐射测温法、亮度测温法、双色测温法、红外热像仪测温法、超光谱测温法及多光谱测温法，全辐射测温法是通过测量波长从零到无穷大的整个光谱范围内的辐射功率来确定物体的温度，理论上只要能测出全波长总辐射功率就可以测定物体的真实温度，但是目前尚无对全波段有响应的探测器，也没有能透过全波段的光学材料，因此，全辐射测温法无法实现温度的准确测试；亮度测温法也称为单色温度计测温法，是爆炸领域中最早出现的方法，也是结构最为简单的一种方法，这种方法通过滤光片使得只有某个指定波长的能量能进入光电探测器，所以测得的温度实际上是物体的亮温，而非实际的爆炸温度，若想得到被测物体的真温，则需要估计被测物体的发射率，而通过估计方法得到的物体发射率具有很大误差；双色测温法是在高温计中设计两个光谱通道，通过对两个通道的光谱信息计算得出物体的温度，双色温度计假定被测物体是灰体，即发射率不受工作波长和时间的影响，只与温度有关，而爆炸物的发射率是随波长和时间变化的量，因此，该方法测量的温度仍为亮温，而非真实温度；利用红外热像仪测量爆炸温度，红外热像仪具有面成像、数据信息量大的优点被应用于爆炸温度测量中，尤其对研究炸药爆炸火团温度扩散方面具有其它高温计不可比拟的优势，但此方法测得的仍为物体的亮温，未解决未知发射率的条件下测量物体真温的问题，且适合爆炸温度小于1000℃以下辐射温度的测试；超光谱测温法一般采用光谱辐射计，光谱辐射计前端配置传输光纤也称光纤光谱仪，其测试原理都是通过对爆炸物辐射功率的准确测试和光谱发射率的模拟算法来完成爆炸温度的测量，在超光谱测温法中光电探测器一般采用单元探测器或阵列探测器，采用单元探测器完成整个波长范围的测试，需要进行光谱扫描，扫描一个周期大约在毫秒量级，采用阵列探测器也大约在毫秒量级，因此，无法测试爆炸速度在微秒量级的弹药，适用于慢速爆炸温度的测试，另外，该测试方法无法给出爆炸温度随时间的变化情况；多光谱测温法是采用光学分光技术将测试光路分为4路、6路，先后出现了4波长高温计、6波长辐射高温计等，测温上限高达8000K，初步获得了爆炸温度的准确测量，该方法由于采用光学分光元件，4路需要三块分束镜、6路需要五块分束镜、8路需要七块分束镜，测试通道越多，波长越精细，测量精度越高，因此需要的分束镜越多能量的衰减也越大，同时造成分光系统体积庞大，外场携带和使用不方便，另外也使的测试的可靠性降低。综上所述，如何实现爆炸温度的准确测试及其随时间的变化曲线一直是爆炸测试领域的难题。

实用新型内容

为解决上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种光纤分光测温系统，能准确测量随时间变化的爆炸温度，适合于高温、超高温目标的爆炸或火焰真实温度的准确测量。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种光纤分光测温系统，包括设于爆炸源一侧的光学成像装置、集束光纤分光模块、滤光片模块、探测模块、高速数据采集处理模块及计算机测试装置；

所述光学成像装置包括一透镜组，所述透镜组将爆炸源成像至所述集束光纤分光模块输入端；

所述集束光纤分光模块输出端输出8路信号传递至滤光片模块；

所述滤光片模块包括4路可见光滤光片和4路近红外滤光片，分别接收所述集束光纤分光模块输出的8路信号；

所述探测模块包括分别与4路可见光滤光片相匹配的可见光探测器和与4路近红外滤光片相匹配的近红外探测器；

所述高速数据采集处理模块采集处理来自所述探测模块的4路可见光和4路近红外信号数据；

所述计算机测试装置包括硬件控制和运算软件，所述硬件控制包括8路同步控制模块、高速数据采集与处理模块的采集时间、前置放大倍数及通道参数设置，所述同步控制模块感应所述爆炸源信号，触发所述高速数据采集处理模块对数据的采集处理，所述运算软件通过计算机测试装置测出多个波长在某时刻下的光谱辐射功率，从而获得爆炸温度。

所述可见光探测器为高稳定性的硅光电探测器。

所述近红外探测器为高灵敏度的InGaAs探测器。

所述高速数据采集处理模块包括硅探测器组前置放大电路及I/V转换电路、InGaAs探测器组前置放大电路及I/V转换电路、多通道高速数据采集处理存储模块。

所述同步控制模块中的各路为并联式触发，任一路感应到信号即可触发所述高速数据采集处理模块进行快速采集。