[发明专利]一种超高速相机时间响应特性测定平台及测定方法

权利要求书

1.一种超高速相机时间响应特性测定平台，其特征在于，包括：

超短脉冲激光器；

超高速相机；

高精度同步机，所述高精度同步机设有两个输出端，一个输出端与超短脉冲激光器相对，用于触发超短脉冲激光器、以使超短脉冲激光器输出单脉冲激光束，另一个输出端与超高速相机相对、以触发超高速相机；

分束镜，所述分束镜与超短脉冲激光器的输出端相对，用于接收超短脉冲激光器输出的脉冲激光束、并将该脉冲激光束分为反射光束以及透射光束两部分；

能量卡计，所述能量卡计设于分束镜的反射光束侧，用于接收并监测反射光束的激光能量；

漫反射屏，所述漫反射屏位于分束镜的透射光束侧，且漫反射屏屏表面与透射光束呈45°夹角，以接收透射光并形成均匀散射光斑；所述超高速相机位于漫反射屏的反射方向、以对形成的散射光斑进行拍照；

PC机，所述PC机与超短脉冲激光器、超高速相机、高精度同步机和能量卡计均相连。

2.根据权利要求1所述的一种超高速相机时间响应特性测定平台，其特征在于，所述高精度同步机为DG645。

3.根据权利要求2所述的一种超高速相机时间响应特性测定平台，其特征在于，所述超短脉冲激光器采用可单次输出的飞秒或皮秒级激光器，其发出的脉冲激光束波长为500～900nm，脉宽数十飞秒～皮秒，光斑尺寸为mm～cm级，单脉冲能量为mJ级。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种超高速相机时间响应特性测定平台，其特征在于，所述分束镜接收光束侧设有分光膜，分束镜出光束侧设有增透膜。

5.根据权利要求4所述的一种超高速相机时间响应特性测定平台，其特征在于，所述分束镜的反射、透射比为9:1。

6.根据权利要求1或5所述的一种超高速相机时间响应特性测定平台，其特征在于，所述漫反射屏为玻璃漫反射屏。

7.根据权利要求6所述的一种超高速相机时间响应特性测定平台，其特征在于，所述漫反射屏上接收光束的一侧为磨砂面，而出光束的一侧为抛光面。

8.根据权利要求7所述的一种超高速相机时间响应特性测定平台，其特征在于，所述漫反射屏的抛光面上镀有铝或银反射膜，所述漫反射屏的总厚度为0.9～1.1mm。

9.一种超高速相机时间响应特性测定方法，其特征在于，使用权利要求1所述的测定平台进行测定，先启动高精度同步机，使其输出A、B两路触发信号；A路触发信号触发超短脉冲激光器，使超短脉冲激光器输出单个激光脉冲，分束镜将该激光脉冲分为反射光束和透射光束两部分，能量卡计探测到反射光束并记录下该发次的激光能量，透射光束则通过漫反射屏形成均匀的散射光斑；B路触发信号触发超高速相机对散射光斑进行拍照，得到光斑图像并输出至PC机记录；

在测量曝光时间时，根据所需要的精度，通过高精度同步机逐步调节超短脉冲激光器与超高速相机之间的触发延时，使得超高速相机记录到的光斑图像由开始响应到响应最强再到无响应，即可得到相机曝光过程中所有时刻的响应图像；这期间高精度同步机所调节的延时总量即为相机的曝光时间；而要得到相机曝光过程中的开/关门时间及响应曲线，处理方法如下：

(1)取测量过程中任一次能量卡计得到的激光能量值为参考值，所有发次的能量值除以该参考值，得到一系列修正系数a₁至a_n；

(2)将所有发次得到的光斑图像进行强度积分，得到的积分值除以各自发次对应的修正系数，得到一系列修正后的强度值I₁至I_n；

(3)取强度值中的最大值I_max为参考值，所有强度值以I_max为参考进行归一化，得到相对响应系数σ₁至σ_n；

(4)以所有发次的触发延时量为横坐标，对应发次的相对响应系数为纵坐标画图，即可得到超高速相机在曝光过程中的响应曲线。