[发明专利]一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置及标定方法

权利要求书

1.一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置，其特征在于，包括：光栅尺(1)、丝杆位移台(2)、参考光束(3)、光源(5)、安装定位支架(6)、入射光纤束连接线(7)、光电探测模块(8)、光纤头(9)、数据采集处理装置(10)、滑块(11)、采集触发信号接收线(13)、采集位置信号线(14)、透光玻璃窗口(15)、采集透镜(16)、光强信号线(17)、采集光纤组架(18)、标定光束(19)；

所述安装定位支架(6)上固定安装有丝杆位移台(2)，丝杆位移台(2)的一侧侧边安装有光栅尺(1)，所述丝杆位移台(2)上设置有滑块(11)，所述滑块(11)上安装有光纤头(9)；所述光纤头(9)上通过入射光纤束连接线(7)与光源(5)连接；所述光栅尺(1)通过采集位置信号线(14)与数据采集处理装置(10)连接；所述标定光束(19)从光纤头(9)内部发出；

所述光纤头(9)发出标定光束(19)的端部的水平方向上依次设置有透光玻璃窗口(15)、采集透镜(16)、若干个采集光纤组架(18)和光电探测模块(8)；所述光电探测模块(8)上还通过光强信号线(17)与数据采集处理装置(10)相连接；

所述光纤头(9)发出标定光束(19)的端部的前端设置在参考光束(3)上，且参考光束(3)与标定光束(19)的中心光束相垂直；

所述丝杆位移台(2)的首尾两端还分别安装有触点开关A(4)和触点开关B(12)。

2.根据权利要求1所述的一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置，其特征在于：所述丝杆位移台(2)整体为长板型结构，所述触点开关A(4)和触点开关B(12)分别通过采集触发信号接收线(13)与数据采集处理装置(10)连接。

3.根据权利要求2所述的一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置，其特征在于：所述丝杆位移台(2)的首尾两端之间设置有若干根丝杆，所述滑块(11)设置在丝杆上，滑块(11)可在丝杆上进行滑动；且滑块(11)滑动至丝杆位移台(2)的首尾两端时，可分别与触点开关A(4)或触点开关B(12)相接触。

4.根据权利要求3所述的一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置，其特征在于：所述光源(5)输出的准单色光包括：可见波段准单色光和近红外波段准单色。

5.根据权利要求1所述的一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置，其特征在于：所述若干个采集光纤组架(18)和光电探测模块(8)之间还连接有若干根采集数据线。

6.根据权利要求5所述的一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置，其特征在于：所述光纤头(9)内发出的标定光束(19)在水平方向上穿过透光玻璃窗口(15)被采集透镜(16)采集至采集光纤组架(18)上，并通过采集光纤组架(18)和光电探测模块(8)之间的若干根采集数据线传输至光电探测模块(8)内。

7.根据权利要求4所述的一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置，其特征在于：所述光源(5)输出的准单色光波长范围在500nm～1100nm。

8.根据权利要求1所述的一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置，其特征在于：所述滑块(11)在丝杆位移台(2)上始终与光栅尺(1)呈直角角度。

9.根据权利要求8所述的一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置，其特征在于：所述采集光纤组架(18)的数量为两个。

10.根据权利要求9所述的一种激光散射诊断系统空间测量位置标定装置，其特征在于：所述两个采集光纤组架(18)的其中一个采集光纤组架(18)和架上的光纤束用于等离子体散射光的测量，另一个采集光纤组架(18)架上的光纤束用于对电子温度测量位置标定。

11.一种如上权利要求1至10中任意其一所述的激光散射诊断系统空间测量位置标定装置的标定方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：确认激光散射诊断系统的全光路已完成调试，此时参考光束(3)指示出散射实验中空间测量位置的x、y坐标，z坐标为标定待测项，而将所述的标定激光散射诊断系统中空间测量位置的装置在真空室外完成安装后，将装置移动至真空室内部，在安装时根据参考光束(3)的x、y坐标位置调整光纤头(9)发出标定光束(19)的端部的前端x、y坐标位置，使滑块(11)在丝杆位移台(2)上移动时的路径与参考光束(3)的z方向尽量重合；

打开光源(5)输出655nm的可见红光，并切换两个采集光纤组架(18)至最佳标定空间点的工作位置；

步骤二：测试时，将滑块(11)滑动至丝杆位移台(2)上的触点开关A(4)，并与触点开关A(4)接触；启动数据采集处理装置(10)，并将数据采集处理装置(10)的采集触发模式设置为TTL高电平触发；

此时，将滑块(11)由丝杆位移台(2)上的触点开关A(4)快速向丝杆位移台(2)上的触点开关B(12)移动，此时数据采集处理装置(10)TTL触发信号变为高电平，数据采集处理装置(10)将同步采集光栅尺(1)位置信号、与不同测量位置对应的光电探测模块(8)输出的光强信号；

步骤三：滑块(11)由丝杆位移台(2)上的触点开关A(4)快速向丝杆位移台(2)上的触点开关B(12)移动的时间在3-5秒内完成，当滑块(11)接触到触点开关B(12)时，数据采集处理装置(10)的TTL触发信号变为低电平，数据采集过程结束，并进行数据处理；

数据处理步骤包括：

(a)以触点开关A(4)与触点开关B(12)提供的TTL触发信号，确认光栅尺(1)位置信号与光电探测模块(8)输出的光强信号时序；

(b)进行光电探测模块(8)输出的光强信号的单一峰值位置确认；

(c)根据(a)、(b)所得结果与光栅尺(1)位置信号进行综合分析，得到完整空间测量位置结果；

步骤四：在波长范围600nm～1100nm内，调节光源(5)使其先后输出5～10个不同波长的准单色光，重复步骤二至步骤四；对多次测量结果求取平均值，即完成电子温度测量位置的标定工作。