[发明专利]一种测量黑体热力学温度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及放射性检测技术领域，特别是一种采用基于双通声光可调谐滤波器AOTF构型的、使用特定的光回射器、能够有效抑制衍射旁瓣的辐射谱仪进行试验的一种测量黑体热力学温度的方法。

背景技术

可调谐辐射谱仪在许多科学研究和工业生产过程中有应用，其中的主要元件可调谐带通光学滤波器可以用于扫描宽带不均匀光源的功率分布，比如各种有特制薄膜的干涉滤波器、基于Lyot-Ohman概念的可调谐液晶滤波器、光学单色仪、声光可调谐滤波器AOTF等。其中，声光可调谐滤波器AOTF是一种固体电调带通滤波器，利用了各向异性介质中的声光原理，以双折射量随角度的变化来补偿因角度变化所引起的动量失配，能够从入射光源中选择、透射出单一波长的光。声光可调谐滤波器AOTF的基本结构有声光介质、电-声换能器阵列和声终端三部分，当射频信号加到换能器上时，激励出超声波并耦合到声光介质中；当自然光以一定的入射角入射到该声光介质时，由于声光相互作用，入射光被衍射成两束正交的线偏振光，即寻常光(o光)和非寻常光(e光)，改变超声波频率，两偏振光波长也将相应改变。通过改变作用在AOTF电-声换能器上的射频信号来控制透射光的波长(被滤出的一级衍射光)，根据波长范围来改变载波频率，就能够得到全范围的光谱分析；通过调节射频信号的幅度，也能调节透射光(滤出光)强度。光谱分析系统的性能主要由波长调谐范围、光谱分辨率、旁瓣决定，由于光的衍射作用，光谱分析系统中探测到的在某个特定位置的光在频域表现为一个主频率的峰，除此之外在主频率的峰两侧还有一些次级小峰，这就是所谓旁瓣。现有技术的基于AOTF的辐射谱仪大多是以单通模式工作，其缺点是，由于有较强的衍射旁瓣存在，带外光的会影响单通AOTF辐射谱仪的工作，所述一种测量黑体热力学温度的方法能解决这一问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明涉及一种基于双通AOTF的辐射谱仪，用于高温计量学，确定1000至2500摄氏度范围内高温黑体的热动力学温度，测试的波长范围在可见光范围650nm至1000nm可调。

本发明所采用的技术方案是：

所述一种测量黑体热力学温度的方法，装置主要包括孔径光阑、复消色差透镜、光学暗箱、起偏器、视场光阑、准直透镜、分束器、平面镜I、透镜I、光电二极管、跨阻抗放大器、窄带输出信号、Lyot光阑、声光可调谐滤波器AOTF、透镜II、平面镜II、微波发生器、CCD摄像机，所述复消色差透镜、起偏器、视场光阑、准直透镜、分束器、平面镜I、透镜I、光电二极管、跨阻抗放大器、Lyot光阑、声光可调谐滤波器AOTF、透镜II、平面镜II、CCD摄像机位于所述光学暗箱内并组成辐射谱仪，所述辐射谱仪入口侧具有待测物体，主要由所述透镜II和平面镜II组成光回射系统，所述微波发生器连接所述声光可调谐滤波器AOTF，所述孔径光阑直径30毫米、且位于所述光学暗箱入口处，所述视场光阑直径1毫米，进而能够决定所述待测物体上被探测的区域相对于所述辐射谱仪的立体角Ω，所述起偏器用于控制入射光的线性光学偏振的方向，所述CCD摄像机用于收集被所述起偏器折射的p偏振光，以对所述待测物体上被探测的区域进行成像，在所述声光可调谐滤波器AOTF的前侧面的所述Lyot光阑用于对辐射谱仪的调制传输函数进行过滤，以减少装置中的杂散光；所述待测物体发出的光依次经过所述孔径光阑、复消色差透镜、起偏器、视场光阑、准直透镜、分束器、Lyot光阑到达所述声光可调谐滤波器AOTF并被折射形成第一次滤出光射出，所述第一次滤出光通过所述透镜II到达平面镜II、并被所述平面镜II反射后通过所述透镜II再次进入所述声光可调谐滤波器AOTF中，经过第二次折射后其偏振方向不变并形成与原光束传播方向相对的第二次滤出光，所述第二次滤出光经过所述Lyot光阑到达所述分束器，所述分束器用于使得约20％的第二次滤出光发生偏转，并经所述平面镜I和透镜I进入所述光电二极管被转换成电压信号，并通过所述跨阻抗放大器放大后得到所述窄带输出信号。

所述一种测量黑体热力学温度的方法步骤为：

一.将所述辐射谱仪置于特定位置，以使得所述孔径光阑与待测物体距离约为900毫米；

二.使用所述CCD摄像机观测待测物体上的被探测区域的像，所述待测物体上只有被探测区域发出的光能进入所述辐射谱仪中，被探测区域的面积为A；

三.通过移动所述辐射谱仪来对所述待测物体上的不同区域进行探测；