为了用热图法测量高能激光强度的时空分布,设计了将半导体制冷片作为激光靶屏的测量方案。研制了由16个50 mm×50 mm的制冷片组装成的总面积为200 mm×200 mm、总制冷功率超4 800 W的靶屏,屏四周安装了8个红外标定物用于校正红外图像的畸变。理论上用热传导方程建立了激光辐照半导体制冷片靶屏的加热模型;数值模拟了屏表面温度分布同光强分布的关系,论证了氧化铝陶瓷材料制成的半导体制冷片作为高能激光靶屏的可行性,以及制冷片的制冷功能对测试性能的改善;通过实验验证了研制的靶屏测量光强是可行的。

系统采用太阳能电池光伏发电提供能源,以STC89C52单片机为核心控制器,半导体制冷片为加热或制冷的智能恒温箱。通过L298驱动电路控制制冷片的产热或制冷,实现自动恒温,经过实物测试得出,整个系统控制精度与能效比高、使用寿命长可靠性好,而且具有较高节能效果和经济价值。