[发明专利]利用可调谐激光技术检测光学器件面温度分布的一种方法

说明书

本发明公开了利用可调谐激光技术检测光学器件面温度分布的一种方法，该方法采用的光学器件面温度分布检测系统包括激光器调制模块，激光器温控模块，半导体激光器，光学器件，温度检测模块，信号处理模块，微控制器(MCU)，反射镜，激光功率计。激光器调制模块为随机电流调制的激光驱动器，使用激光调制模块实现半导体激光器随机的电流调制，激光器的驱动电流的改变会导致激光器波长和功率的改变，从而实现对待测对象的随机功率激励，然后利用一对温度传感器代替传统的阵列或扫描式传感器完成对光学器件表面温度信号的采样和重构过程。本发明利用可调谐激光技术检测光学器件面温度分布的一种方法，结构简单，适用于温度检测领域。

技术领域

本发明涉及利用可调谐激光技术检测光学器件面温度分布的一种方法，涉及温度检测领域。

背景技术

温度是工业、农业、国防和科研等部门最普遍的测量项目。它在工农业生产、现代科学研究及高新技术开发过程中也是一个极其普遍而重要的测量参数。温度是表征物体冷热程度的物理量，与长度、质量、压力等参数的测量有所不同,温度测量是利用某些物质的物理性能，如：热膨胀率、电导率、热电势、磁性能、频率、光学特性、热噪声、热光辐射强度等与温度的关系,做成各种各样的感温元件—温度传感器的,并通过使用温度传感器将温度转化为可用输出信号来间接测量温度，温度传感器可应用于各个行业均有广泛应用。温度传感器的种类很多，按测温方式分，可分为接触式测温和非接触式测温两种。接触式测温法的特点是测温元件直接与被测对象接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。非接触测温法能在接触式测温法使用不便的场合下进行温度检测，非接触式测温法的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换。本文所用的为接触式电桥测温。

可调谐激光技术检测光学器件面温度分布是应用了压缩感知原理，压缩感知(CS)是一种寻找欠定线性系统的稀疏解的技术，用于获取和重构稀疏或可压缩的信号，其在信息论、信号处理、图像处理等领域受到高度关注，它打破了奈奎斯特采样定律，在信号采样的过程中用很少的采样点实现了和全采样一样的效果。考虑到压缩感知理论的特性，将其应用于光学器件面温度检测的提取上，将采样和压缩结合到单个非自适应线性测量过程中，可以在仅使用一对负温度系数温度传感元件的情况下达到可检测整个面的效果，实现全覆盖检测。但压缩感知采样方式较为复杂，需要寻找合适方法、器件完成压缩感知的采样、重构过程。将压缩感知应用于光学器件面温度检测的重点在于实现激光对光学器件的随机激励，为此，采用随机电流调制的激光驱动器来改变激光功率，以实现随机激励。相较于其它面温度检测技术，利用可调谐激光技术检测光学器件面温度分布的一种方法不需要机械辅助偏转，结构简单且精度更高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供利用可调谐激光技术检测光学器件面温度分布的一种方法，激光器调制模块为随机电流调制的激光驱动器，使用激光调制模块实现半导体激光器随机的电流调制，激光器的驱动电流的改变会导致激光器波长和功率的改变，从而实现对待测对象的随机功率激励，然后利用一对温度传感器代替传统的阵列或扫描式传感器完成对光学器件表面温度信号的采样和重构过程。

本发明解决上述的技术问题所用的技术方案为：利用可调谐激光技术检测光学器件面温度分布的一种方法，该方法采用的光学器件面温度分布检测系统包括激光器调制模块，激光器温控模块，半导体激光器，光学器件，温度检测模块，信号处理模块，微控制器(MCU)，反射镜，激光功率计。

其中，激光器调制模块为随机电流调制的激光驱动器，激光器驱动电流的改变会导致激光器功率的改变，从而使照射在被测对象上的激光功率发生变化，同时，由于驱动电流的变化，激光器的波长也会相应改变，电流细调激光器波长。

其中，由于半导体激光器在工作时会产生较大的热量，故激光器温控模块可对半导体激光器进行散热，同时，激光器温控模块也可对激光器波长产生一定的调谐作用，温度粗调激光器波长。

其中，半导体激光器照射光学器件，光学器件会吸收照射激光束能量而产生温升。