[发明专利]一种爆炸火焰光分光单元、光谱分光测温系统及方法

说明书

一种爆炸火焰光分光单元、光谱分光测温系统及方法，包括低通高反分光模块，低通高反分光模块用于将爆炸火焰光分为第一波段光和第二波段光；还包括与低通高反分光模块输出端连接的第一分光模块和第二分光模块，第一分光模块用于将第一波段光分为10个第一波长光，第二分光模块用于将第二波段光分为6个第二波长光。过对部件结构的合理设置，爆炸源爆炸瞬间的爆炸火焰光成像至分光单元，通过分光单元将爆炸火焰光两次分光得到16个波长光的光信号，再通过数据采集处理模块采集得到光谱辐射功率，再由计算机测量模块测量获得爆炸温度，整体结构简单，设计16路采集通道，采集速率达到μs量级，实现爆炸温度爆炸瞬间的高速采集，整个测试过程高效、快速、精度高以及可靠性强。

技术领域

本发明涉及属于爆炸温度测试领域，具体涉及一种爆炸火焰光分光单元、光谱分光测温系统及方法。

背景技术

随着光电探测技术的发展，光谱测温技术在爆炸温度测试领域得到了越来越多的应用，目前已经出现了光纤光谱仪、四波段多光谱测温仪、六波段多光谱测温仪、红外光谱辐射计等，这些光谱测温仪器一般由光学镜头、分光模块、探测模块及测试软件等组成，其中光谱分光与测温系统的设计是多光谱测温仪的核心。

在爆炸测温领域，目前分光方法主要有光栅分光、滤光片分光、傅里叶分光三种方法，傅里叶分光方法需要光机扫描，不适合高速瞬态爆炸过程的策测试。滤光片分光由于具有设备小巧、紧凑、便携性好等优点也常用于在4波段或6波长爆温的测试，但是光谱分辨率低、光谱通道少影响光谱发射率和测温精度。光栅分光具有光谱分辨率高、通道多、测温精度高等优点，光栅分光后输出的光谱带宽一般采用线阵或面阵CCD接收光谱信号，由于线阵或面阵CCD的积分时间一般在ms量级，很难完成爆炸时间在ms量级瞬间爆炸的弹药测试，另外能量利用低导致光学透过率低，信号也质量差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种爆炸火焰光分光单元、光谱分光测温系统及方法，通过对部件结构的合理设置，将光学成像模块将爆炸火焰光成像至分光单元，通过分光单元的低通高反分光模块以及第一分光模块和第二分光模块将爆炸火焰光经过两次分光得到16个波长光的光信号，再通过数据采集处理模块采集得到光谱辐射功率，再由计算机测量模块测量获得爆炸温度，整体结构简单，设计16路采集通道，采集速率达到μs量级，实现爆炸温度爆炸瞬间的高速采集，整个测试过程高效、快速、精度高以及可靠性强。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括：

一种爆炸火焰光分光单元，包括低通高反分光模块，低通高反分光模块用于将爆炸火焰光分为第一波段光和第二波段光；还包括与低通高反分光模块输出端连接的第一分光模块和第二分光模块，第一分光模块用于将第一波段光分为10个第一波长光，第二分光模块用于将第二波段光分为6个第二波长光。

优选的，低通高反分光模块为第一波段光通过且第二波段光反射的分光镜；其中，第一波段光的波段范围为[0.7μm，1.4μm],第二波段光的波段范围为(1.4μm，3μm]。

优选的，第一分光模块包括依次串联的第一光栅和第一集束光纤组件，第一集束光纤组件包括相互并联的10个第一集束光纤；第二分光模块包括依次串联的第二光栅和第二集束光纤组件，第二集束光纤组件包括相互并联的6个第一集束光纤。

优选的，10个第一波长光的波长分别为0.7μm、0.75μm、0.8μm、0.85μm、0.95μm、1.0μm、1.2μm、1.25μm、1.35μm和1.4μm，6个第二波长光的波长分别为1.55μm、1.6μm、1.9μm、2.0μm、2.8μm和3.0μm。

一种光谱分光测温系统，包括依次串联的光学成像模块、分光单元、探测单元、数据采集处理模块和计算机测量模块；

光学成像模块用于将爆炸火焰光成像至分光单元的输入端；