[发明专利]一种碳纤维束热扩散率的红外锁相热波检测方法与系统

权利要求书

1.一种碳纤维束热扩散率的红外锁相热波检测方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

S1、将碳纤维束固定在支架上，将其放置到真空干燥箱内的中心位置处，密封真空箱，连接真空泵，进行抽真空操作，直至真空箱的真空表的指示值为133Pa，调整激光光束准直镜与声光调制器的空间位置，使激光光束入射角度满足布拉格衍射条件，调节聚焦镜与真空箱中碳纤维束的空间位置，使激光光束通过真空箱的光学透明窗口聚焦到碳纤维束上；

S2、将信号发生器的输出端口与声光调制器的电源驱动器连接，通过信号发生器产生正弦信号，对激光光束进行正弦调制，通过激光功率驱动器控制光纤激光器的输出功率；

S3、调整焦平面红外热像仪与真空干燥箱透明窗口的空间位置，使碳纤维束在焦平面红外热像仪中的成像清晰完整，并采集被测试样的表面热波信号，记录至少2~3个周期，采用调制激励信号与表面热波信号进行数字锁相相关算法提取热波信号的幅值与相位信息，利用幅值及相位分布与材料热扩散率的关系计算出材料热扩散率，实现对碳纤维束热扩散率的准确、快速测量。

2.根据权利要求1所述的碳纤维束热扩散率的红外锁相热波检测方法，其特征在于所述真空干燥箱两端的窗口为全透明的光学玻璃，真空箱容许真空度为133Pa。

3.根据权利要求1所述的碳纤维束热扩散率的红外锁相热波检测方法，其特征在于所述激光功率小于10W。

4.根据权利要求1所述的碳纤维束热扩散率的红外锁相热波检测方法，其特征在于所述焦平面红外热像仪采样频率设置为正弦信号频率的5~10倍。

5.根据权利要求1或4所述的碳纤维束热扩散率的红外锁相热波检测方法，其特征在于所述焦平面红外热像仪的像素为320×256，热灵敏度为20mK，全幅最大采样频率为170Hz。

6.根据权利要求1所述的碳纤维束热扩散率的红外锁相热波检测方法，其特征在于所述光纤激光器的激光波长为808nm，最高功率50W。

7.根据权利要求1所述的碳纤维束热扩散率的红外锁相热波检测方法，其特征在于所述函数发生器采用任意波形函数发生器，正弦信号最高频率为20MHz。

8.根据权利要求1所述的碳纤维束热扩散率的红外锁相热波检测方法，其特征在于所述光束准直直径为7.5mm。

9.根据权利要求1所述的碳纤维束热扩散率的红外锁相热波检测方法，其特征在于所述聚焦镜的焦距为50mm。

10.一种碳纤维束热扩散率的红外锁相热波检测系统，其特征在于所述系统包括光纤激光器、激光功率驱动器、准直镜、声光调制器、聚焦镜、信号发生器、真空干燥箱、真空泵、焦平面红外热像仪及计算机，其中：

所述光纤激光器与激光功率驱动器用以为检测提供稳定的热源；

所述准直镜用以对光纤激光器输出的光束进行准直；

所述声光调制器用以实现激光光强的调制；

所述聚焦镜用以对调制后的激光光束进行聚焦；

所述信号发生器用以产生正弦调制信号；

所述真空干燥箱与真空泵用以产生检测所需的真空环境；

所述焦平面红外热像仪用以采集记录被测试样的表面热图；

所述计算机用以控制焦平面红外热像仪采集被测试样表面热波信号，对采集得到表面热波信号进行数字锁相相关运算提取热波信号的幅值与相位信息，根据幅值及相位分布与材料热扩散率的关系计算出材料的热扩散率。