[发明专利]一种瞬态热流计双功能型校准装置及方法

权利要求书

1.一种利用瞬态热流计双功能型校准装置进行校准的方法，其特征在于，瞬态热流计双功能型校准装置包括依次连接的设置在光学平台(13)上的半导体激光器系统(1)，光纤准直镜(2)，变倍激光扩束镜(4)，机械快门(6)和热流计安装基座(8)；所述热流计安装基座(8)上安装有标准热流计(10)和待校准热流计(11)；所述变倍激光扩束镜(4)具有2-6倍扩束能力，配合半导体激光器系统(1)实现2kW/m²到2MW/m²范围内的热流密度可调；所述半导体激光器系统(1)具有连续、脉冲和单脉冲三种工作模式，配合机械快门(6)，能够产生稳定的连续热流、脉冲热流和阶跃热流，实现热流计的灵敏度和上升时间的校准；

工作模式包括稳定连续热流模式、脉冲热流模式和阶跃热流模式三种校准模式，具体为：

稳定连续热流模式：

机械快门(6)常开，连续稳定热流持续辐射到标准热流计(10)和待校准热流计(11)的表面上，热流计产生相应的电压信号，调整稳定热流的热流密度，热流计产生不同的电压信号，重复上述步骤，不同的电压信号和热流密度形成校准曲线，实现热流计灵敏度的校准；

脉冲热流模式：

打开机械快门(6)，调节激光器的脉宽大于热流计的上升时间，调整激光器的功率，使得激光光束的热流密度大小达到热流计量程的至少一半，选择单脉冲模式，产生脉冲热流信号，热流计输出响应曲线，实现热流计上升时间的校准；

阶跃热流模式：

关闭机械快门(6)，调节激光器处于连续工作模式，调整激光器的功率，使得激光光束的热流密度大小达到热流计量程的至少一半，选择连续模式，产生连续热流信号，此时打开机械快门(6)，具有一定功率的连续热流信号穿过机械快门(6)瞬时辐射在热流计上，即热流计接收阶跃热流，产生阶跃响应，输出响应曲线，实现热流计上升时间的校准。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光纤准直镜(2)通过光纤准直镜支撑件(3)设置在光学平台上，所述光纤准直镜支撑件(3)包括第一底座(17)，第一螺纹支柱(18)，方形支撑(19)和套筒(20)；

所述光纤准直镜(2)的一端通过SMA905连接器与光纤连接器(16)连接，另一端与套筒(20)的内孔螺纹连接，套筒(20)与方形支撑(19)上的内孔间隙配合，方形支撑(19)上的螺纹孔与第一螺纹支柱(18)连接，第一螺纹支柱(18)与第一底座(17)连接，第一底座(17)可移动的安装在光学平台(13)上；

所述套筒(20)的另一端与变倍激光扩束镜(4)连接。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热流计安装基座(8)的侧前方设有用于监控光斑的工业摄像头(12)，工业摄像头(12)连接图像处理软件实现对光斑的可视化。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述变倍激光扩束镜(4)，机械快门(6)和热流计安装基座(8)在光学平台上的位置和高度可调。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述半导体激光器系统(1)包括激光器机箱(14)、光纤(15)和光纤连接器(16)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述变倍激光扩束镜(4)通过变倍激光扩束镜支撑件(5)设置在光学平台上，所述变倍激光扩束镜支撑件(5)包括第二底座(21)和第二螺纹支柱(22)；

所述变倍激光扩束镜(4)通过底部的螺纹孔与第二螺纹支柱(22)连接，第二螺纹支柱(22)与第二底座(21)连接，第二底座(21)可移动的安装在光学平台(13)上，通过调整螺纹孔和第二螺纹支柱(22)的连接实现变倍激光扩束镜(4)的高度可调。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述热流计安装基座(8)通过热流计支撑件(9)设置在光学平台(13)上，所述热流计支撑件(9)包括第三底座(23)和第三螺纹支柱(24)；

所述热流计安装基座(8)与第三螺纹支柱(24)螺纹连接，第三螺纹支柱(24)安装在第三底座(23)，第三底座(23)可移动的安装在光学平台(13)上。