[发明专利]基于光学法的传声器高温校准系统

权利要求书

1.一种基于光学法的传声器高温校准系统，其特征在于，所述系统包括光学装置、高温平面波声场发生装置、散射光接收与光电转换装置、示波器以及计算机；

所述光学装置置于所述高温平面波声场发生装置的外侧、用于将输入的激光光束进行光学处理产生具有可灵活调整夹角的两束干涉光束；

所述高温平面波声场发生装置内预先注入示踪粒子、设有待校准传声器并具有一光学透明入口和一光学透明出口，用于形成高温环境以及平面波声场；

所述散射光接收与光电转换装置用于接收从所述高温平面波声场发生装置的光学测量点产生的散射光并对散射光进行光电转换处理输出电脉冲；

其中，所述光学装置产生的两束干涉光束通过所述高温平面波声场发生装置的光学透明入口入射、并在所述高温平面波声场发生装置内会聚于光学测量点；在所述高温平面波声场发生装置内跟随声波振动的示踪粒子经过所述光学测量点产生散射光；所述散射光通过所述高温平面波声场发生装置的光学透明出口输出并由所述散射光接收与光电转换装置接收及光电转换处理输出电脉冲；输出的所述电脉冲由所述示波器接收并加载入所述计算机；所述计算机通过对散射光的电脉冲进行自相关调解，计算得出声质点振动速度；根据所述声质点振动速度、已知的声传播介质密度和声速计算出所述光学测量点的声压；并根据所述声压与所述待校准传声器输出电压计算出所述待校准传声器的声压灵敏度。

2.如权利要求1所述基于光学法的传声器高温校准系统，其特征在于，所述光学装置包括依次设置的激光器、光阑1、λ/2波片、偏振分束器、凸透镜1、针孔1、凸透镜2、反射镜1、分束器；以及分别用于反射所述分束器均分输出的两束干涉光束的反射镜2、反射镜3；所述针孔1放置于凸透镜1和凸透镜2之间且处于凸透镜1的焦点处；凸透镜1的焦距小于凸透镜2的焦距，且两凸透镜之间的距离大于其焦距之和；

其中，所述λ/2波片和偏振分束器用于控制入射到所述光学测量点的激光功率，其输出光束经过凸透镜1、针孔1、凸透镜2、反射镜1和分束器后均分为两束干涉光束，两束干涉光束分别由反射镜2和反射镜3反射后入射到所述高温平面波声场发生装置内。

3.如权利要求1所述基于光学法的传声器高温校准系统，其特征在于，所述散射光接收与光电转换装置包括依次设置的光阑2、凸透镜3、针孔2以及光子计数器；所述针孔2放置于凸透镜3和所述光子计数器之间且处于凸透镜3的焦点处；

其中，在所述高温平面波声场发生装置内跟随声波振动的示踪粒子经过所述光学测量点产生的散射光由凸透镜3接收，经光阑2和针孔2空间滤波后入射到所述光子计数器内进行光电转换从而输出电脉冲。

4.如权利要求1所述基于光学法的传声器高温校准系统，其特征在于，所述高温平面波声场发生装置包括行波管本体以及在所述行波管内依次设置的声源、第一绝热区、高温校准区、第二绝热区、吸声区；所述高温校准区用于在所述光学测量点处产生最高温度不低于400℃的均匀恒温场；

其中，所述高温校准区的管壁由透明的石英材料制成、管壁外侧被加热管包围；所述加热管中心设置光学测量用的一光学透明入口、一光学透明出口；所述高温校准区的管壁顶端预留若干接口，并在所述接口处设置有待校准传声器、温度传感器、温度控制器；由所述加热管、温度传感器和温度控制器构成的闭环温控环路，所述温度控制器接收所述温度传感器的温度测量数据并实时反馈调整所述加热管的驱动信号，以保证在所述光学测量点处产生最高温度不低于400℃的温度。

5.如权利要求4所述基于光学法的传声器高温校准系统，其特征在于，所述声源为电声换能器、用于产生预期声压级的测量声场；所述第一绝热区、第二绝热区的管壁采用一定长度的不锈钢钢管制成、用于实现所述高温校准区两侧的隔热；所述行波管本体的横截面尺寸需满足在校准声波频率范围内仅允许管内辐射声场的基波传输；所述吸声区内设有吸声尖劈、所述吸声尖劈的材料和长度的选择应使其吸声系数满足行波管本体内产生平面波声场。