[发明专利]基于激光等离子体成像的低气压测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于激光等离子体成像的低气压测量方法及装置，方法中，待测真空腔内设置靶材，脉冲激光透过待测真空腔的窗口烧蚀靶材产生等离子体，在垂直于脉冲激光入射方向上，于脉冲激光发射后的预定时刻后拍摄等离子体图像，基于等离子体图像强度积分生成强度积分值，比较所述强度积分值和预定气压下等离子体图像强度的第一强度积分值，所述强度积分值大于所述第一强度积分值，则基于所述等离子体质心到靶材表面距离获得待测真空腔的气压值，所述强度积分值小于所述第一强度积分值，当等离子体图像出现眼泪形图形，则基于羽翼长度获得待测真空腔的气压值，当等离子体图像没有出现眼泪形图形，则基于强度积分值获取待测真空腔的气压值。

技术领域

本发明属于低压测量技术领域，特别是一种基于激光等离子体成像的低气压测量方法及装置。

背景技术

真空装置广泛应用于工业应用、军事工业、科学研究和深空探测等领域。目前主要的低压探测手段有，波登压力计、麦克劳林压力计、电容压力计、皮拉尼压力计、热阴极电离压力计、冷阴极电离压力计、基于法布里-珀罗折光仪的压力计，基于可调谐半导体激光吸收光谱的压力计。以上所提到的所有测量方式均需要将低压气体导入测量仪器并与之接触，不适合工程上的应用，比如真空灭弧室，内部真空度要求高于10^-2Pa，该设备广泛运用于高压电力系统中，插入的组件会严重影响真空灭弧室内的电场分布，从而导致放电现象，严重损害了真空灭弧室的绝缘能力。随着使用年限的增加和设备的老化，真空灭弧室的内部真空度会逐步降低，真空度的降低会极大削弱真空灭弧室的灭弧能力。现有的低压探测技术很难准确无损地探测真空灭弧室内的剩余气压，因此真空测量领域急需无量规非接触式低压探测技术。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于激光等离子体成像的低气压测量方法及装置，进行方便快捷的无量规非接触式的低压探测。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于激光等离子体成像的低气压测量方法包括以下步骤：

第一步骤中，待测真空腔内设置靶材，脉冲激光透过所述待测真空腔的窗口烧蚀靶材产生等离子体，

第二步骤中，在垂直于脉冲激光入射方向上，于脉冲激光发射后的预定时刻后拍摄所述等离子体图像，

第三步骤中，基于等离子体图像强度积分生成强度积分值，比较所述强度积分值和预定气压下等离子体图像强度的第一强度积分值，所述强度积分值大于所述第一强度积分值，则基于所述等离子体质心到靶材表面距离获得待测真空腔的气压值，所述强度积分值小于所述第一强度积分值，当等离子体图像出现眼泪形图形，则基于羽翼长度获得待测真空腔的气压值，当等离子体图像没有出现眼泪形图形，则基于强度积分值获取待测真空腔的气压值。

所述的方法中，第三步骤中，基于所述等离子体质心到靶材表面距离获得待测真空腔的气压值中，气压值和所述等离子体质心到靶材表面距离的关系为线性函数。

所述的方法中，第三步骤中，基于强度积分值获得待测真空腔的气压值中，气压值和所述强度积分值的关系为第一分段线性函数。

所述的方法中，第三步骤中，基于等离子体图像的羽翼长度获取待测真空腔的气压值中，气压值和所述羽翼长度的关系为第二分段线性函数，所述等离子体图像的羽翼为等离子体图像中大于预定亮度值的羽翼状图像部分。

所述的方法中，第三步骤中，所述预定气压为10Pa。

所述的方法中，第三步骤中，等离子体图像出现眼泪形图形时气压值为小于1Pa，当等离子体图像没有出现眼泪形图形则气压值1-10Pa。

根据本发明另一方面，一种基于所述的基于激光等离子体成像的低气压测量方法的测量装置包括，