[发明专利]基于莫尔偏折的长间隙先导放电通道温度测量系统及方法

权利要求书

1.基于莫尔偏折的长间隙先导放电通道温度测量系统，其特征在于，包括：高功率固体激光器(11)、空间滤波器(12)、准直透镜(13)、高压放电电极(14)、第一成像透镜(15)、第二成像透镜(16)、朗琦光栅组(17)、汇聚透镜(18)、狭缝(19)、滤光片(20)、高速摄像机(21)、数据存储计算机(22)、示波器(23)、电光转换器(24)、光电转换器(25)；所述高功率固体激光器(11)用于产生激光；所述空间滤波器(12)设置于准直透镜(13)焦点处，以产生光强分布均匀的平行光束作为系统的探测光，用于匀化激光光束并仅使零频光线通过而消除其它频率光线；所述准直透镜(13)通光镜面形状采用圆形，并使高功率固体激光器(11)发出的光形成平行光束，并作为穿过先导放电通道的探测光；所述高压放电电极(14)设置于准直透镜(13)与第一成像透镜(15)之间，且置于第一成像透镜(15)的焦点处，高压放电电极(14)与准直透镜(13)之间的距离大于放电间隙大小；高压放电电极(14)上根据实验需求施加雷电或者操作冲击电压波形，通过施加冲击电压波形在电极端部产生先导通道密度、折射率梯度场；所述第一成像透镜(15)与第二成像透镜(16)采用相同焦距的凸透镜而形成共轭光学系统，且第一成像透镜(15)与第二成像透镜(16)之间距离为两倍成像透镜的焦距；所述朗琦光栅组(17)采用两片具有一定夹角的朗琦光栅构成，分别为参考光栅和检测光栅，且参考光栅与检测光栅之间的距离为整数倍的泰伯距离，其中参考光栅置于第二成像透镜(16)的焦点处，朗琦光栅组(17)用于经放电通道扰动得到探测光线在检测光栅处形成具有一定偏移量的莫尔条纹；所述狭缝(19)仅允许通过±允级条纹以消除光栅衍射的影响，且并放置于汇聚透镜(18)的焦点处，所述汇聚透镜(18)将平行光束汇聚于狭缝(19)处，用于莫尔条纹成像；汇聚透镜(18)与朗琦光栅组(17)中的检测光栅之间的距离以及汇聚透镜(18)与高速摄像机(11)成像平面之间的距离均为两倍汇聚透镜(18)的焦距，以保证莫尔条纹图像的空间分辨率大小；所述滤光片(20)用于消除放电自发光的影响以及提高激光束单色性，从而提升莫尔条纹的成像质量；所述数据存储计算机(22)用于莫尔条纹图像的存储和条纹数据提取分析；所述示波器(23)用于测量存储施加在高压放电电极(14)上的冲击电压波形，示波器(23)的AUX接口输出TTL信号并经电光转换器(24)和光电转换器(25)进行信号转化，传输至高速摄像机(21)并对其进行同步触发以实现整个测量系统的时序同步。

2.根据权利要求1所述的基于莫尔偏折的长间隙先导放电通道温度测量系统，其特征在于，所述高功率固体激光器(11)为连续激光器，且产生波长为532长为器体激的激光、发光功率≥光功率≥器。

3.根据权利要求1所述的基于莫尔偏折的长间隙先导放电通道温度测量系统，其特征在于，所述滤光片(20)采用中心波长为532nm的窄带通滤光片。

4.根据权利要求1所述的基于莫尔偏折的长间隙先导放电通道温度测量系统，其特征在于，所述准直透镜(13)采用通光口径10cm、焦距为1.0m的凸透镜，且高压放电电极(14)与准直透镜(13)的距离大于1.0m。

5.根据权利要求1所述的基于莫尔偏折的长间隙先导放电通道温度测量系统，其特征在于，所述第一成像透镜(15)和第二成像透镜(16)的通光尺寸和焦距参数与准直透镜(13)相同。

6.根据权利要求1所述的基于莫尔偏折的长间隙先导放电通道温度测量系统，其特征在于，所述朗琦光栅组(17)频率选为20Hz，参考光栅和检测光栅夹角不超过10^-2rad。

7.根据权利要求1所述的基于莫尔偏折的长间隙先导放电通道温度测量系统，其特征在于，所述参考光栅和检测光栅之间的距离为3倍泰伯距离。