[发明专利]采用多频调制激光加热与光热信息重建技术的半透明材料辐射特性测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用多频调制激光加热与光热信息重建技术的半透明材料衰减系数和反照率测量方法，属于半透明材料辐射特性参数测量技术领域。

背景技术

半透明材料是指在某个或若干个波段范围内其光谱光学厚度为有限值的材料。其在航天、军事、能源、化工以及生物医疗等多个领域中有重要应用。

衰减系数和反照率是表征半透明材料辐射传输特性的重要辐射特性参数，其在导弹预警、激光通信、海洋探测、大气遥感、目标特性研究，炉膛火焰温度在线监控、生物医学光学成像、激光无损探伤等领域中具有重要的应用价值。所以通过对半透明材料衰减系数和反照率同时测量的实验方法的研究积累各种半透明材料的辐射特性参数数据对于上述半透明材料应用领域的研究具有重要的意义。现有半透明材料衰减系数和反照率测量方法中，测量系统复杂，测量精度低等问题。

发明内容

本发明为了解决现有半透明材料衰减系数和反照率测量方法中，测量系统复杂，测量精度低等问题，提出了一种采用多频调制激光加热与光热信息重建技术的半透明材料辐射特性测量方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明所述采用采用多频调制激光加热与光热信息重建技术的半透明材料辐射特性（半透明材料辐射特性包括衰减系数和反照率测量方法）测量方法，该方法的具体步骤为：

步骤一、将待测半透明材料制作成厚度为L的扁平试件，调节激光器位置，使其对准试件左侧中心位置，并且激光入射方向垂直于试件左侧表面，同时分别将两只热电偶探头固定在试件左右两侧表面上；

步骤二、设定振幅可调的正弦激光光源的激光频率为ω₁，打开激光光源对试件左侧表面进行加热，与此同时使用光电探测器分别测量试件激光入射侧的频域半球反射辐射信号和激光出射侧的频域半球透射辐射信号并且同步使用热电偶测温仪同步测量得到左侧激光入射表面温度随时间的变化为T_w1(t)，右侧表面温度随时间的变化为T_w2(t)；

步骤三、依次改变激光光源频率为ω_i（i=2,…,m），采用步骤二中方法分别测量得到相应入射激光频率下的试件激光入射侧的频域半球反射辐射信号和激光出射侧的频域半球透射辐射信号

步骤四、根据逆问题算法假设待测材料的衰减系数β和反照率通过分别对频域辐射传输方程(1)和瞬态导热辐射耦合方程组(2)的求解，得到在假设衰减系数β和反照率条件下的材料激光入射侧的频域半球反射辐射信号估计值和激光出射侧的频域半球透射辐射信号估计值以及两侧面边界温度信号估计值T′_w1(t)和T′_w2(t)；