[发明专利]一种基于连续激光的温度传感器动态校准方法

说明书

本发明公开了一种基于连续激光的温度传感器动态校准方法。本发明利用连续激光器产生连续的激光辐照在温度传感器上，温度传感器输出一个响应信号A；利用旋转的带孔圆盘，遮挡连续激光的时间Δt后，激光再次辐照在温度传感器上，得到传感器的第二个响应信号B，两个响应信号峰值之间的间隔为Δt′；不断调整圆盘转速，当Δt′与Δt的相对偏差k等于临界偏差ksubgt;c/subgt;时，遮挡连续激光的时间Δt则为温度传感器的时间常数τ。本发明通过遮挡连续激光的时间间隔和温度传感器响应信号峰峰值间隔的偏差，重新确定了温度传感器的时间常数，重复性和稳定性高。

技术领域

本发明涉及动态温度校准技术领域，具体涉及利用具有微秒级以上时间精度的连续激光校准温度传感器的动态响应特性。

背景技术

在关系我国国家安全的航空航天和冶金领域存在大量高温、微秒级的瞬态测温需求，如航空和航天发动机叶片设计制造、特种钢的连铸过程监控等。目前，应用于上述极端环境下的微秒级温度传感器主要有MEMS薄膜温度传感器、热敏电阻和光学测温传感器，而如何解决这些传感器的动态热响应校准问题是保证其测量结果准确可靠的前提。

脉冲激光法是目前动态温度测量校准的研究热点和前沿，许多国内外知名机构都在开展了卓有成效的工作，实现了毫秒级到亚毫秒级的动态温度校准，但尚没有统一的标定方法，而微秒级、亚微秒级温度传感器的动态校准技术仍未突破。传感器对激光脉冲的响应无法直接套用理想的一阶响应曲线，传统温度传感器时间常数定义无法适用微秒级的需要。虽然有些团队尝试从数值算法上进行解决，但收效甚微。

因此需要发展新的稳定可靠的温度动态校准方法，以满足微秒级及以上时间分辨率的动态温度校准需要。

发明内容

针对传统动态温度校准技术的重复性和稳定性都无法真正达到动态校准的要求，本发明提出了一种基于连续激光的温度传感器动态校准方法，时间分辨率可达微纳秒级。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

利用连续激光器产生连续的激光辐照在温度传感器上，温度传感器输出一个响应信号A；

利用旋转的带孔圆盘，遮挡连续激光的时间Δt后，激光再次辐照在温度传感器上，得到传感器的第二个响应信号B，两个响应信号峰值之间的间隔为Δt′；

不断调整圆盘转速，当Δt′与Δt的相对偏差k等于临界偏差k_c时，遮挡连续激光的时间Δt则为温度传感器的时间常数τ。

进一步说，所述的带孔圆盘表面为黑色涂层，用于吸收激光，防止激光对圆盘产生损害。

进一步说，所述的温度传感器的输出信号由高精度示波器和信号放大器获取或由动态信号采集卡组成的动态信号采集系统进行采集。

进一步说，所述温度传感器为毫秒级、微秒级或纳秒级温度传感器。

进一步说，所述的遮挡连续激光器的时间Δt由圆盘转速和圆盘上的孔数确定。

进一步说，所述的圆盘由步进电机驱动。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过遮挡连续激光的时间间隔和温度传感器响应信号峰峰值间隔的偏差，重新确定了温度传感器的时间常数，重复性和稳定性高。

(2)激光信号的采集可以采用光电二极管或者其它光信号传感系统。并且根据不同传感器测温范围，可以配备相应的可控温度环境设备实现不同温区的校准需要。

(3)校准结果直接溯源到时间单位，可行性和精度高。

(4)本发明方案简单，成本较低，易于推广。

附图说明

图1为携带12个圆孔的圆盘；