一种实时测温系统的反射辐射的抑制与水冷遮蔽板的优化设计

　　1　引　言

　　可将高温的测量方法分为接触式测温法和非接触式测温法两类[1]。就非接触式的辐射测温法而言,又可将其分为被动式辐射测温法[2—4]及主动式辐射测温法[5,6]两种。在主动式辐射测温法中,由于使用了激光器或红外辐射源作为测量光源[7,8],因而都能实时、准确地测出被测目标的真实温度。

　　研究表明,在作者等人设计的使用钽酸锂热释电探测器作光电转换器件,利用InGaAs/I半导体激光器作测量光源的实时测温系统[8]中,仪器的工作波长,探测器的灵敏元面积,选频放大电路的带宽,激光器的发射能量,采样精度,反射辐射,以及调制盘的等宽精度与扫描圆的同心度等都将影响系统的测温精度。文献[9,10,11]已对激光器的发射能量,仪器的工作波长,选频放大电路的带宽等进行了研究,本文则结合反射辐射对测温精度的影响,讨论了为克服这种影响所采取的措施及其效果。

　　2　系统结构与测温原理

　　2.1　系统结构

　　系统的原理结构简图如图1所示。仪器工作时,InGaAs/I半导体激光器产生的连续激光束,先由准直镜准直,扩束镜扩束,调制盘调制成脉冲激光束,再由分束镜分束后发射出去。一方面,检测接收镜头接收到的光信号经调制盘调制,滤波后再经由钽酸锂热释电探测器(检测探测器)构成的光电转换系统转换成电信号,此信号经前置放大、选频放大、脉宽压缩、模-数转换后送入单片机系统;另一方面,经分束器分出的一部分激光能量,经滤光后也由钽酸锂探测器(监测探测器)转变成电信号,该信号用于标准化激光光源的发射能量。

　　透过调制盘(见图2)上镶嵌的同步滤光片的光信号,由钽酸锂探测器(同步探测器)转变成电信号。该信号经整形放大、软件延时后用于其它电路的触发与同步。

　　调制盘对入射光的调制情况是:(1)当激光束透过3号滤光片(中心波长2·00μm)到达待测目标表面时,1号滤光片(中心波长2·00μm)则透过激光、红外辐射的混合光信号(P2),此时5号滤光片(中心波长2·00μm)透过的红外辐射经由同步光电系统进行光电转换、整形放大,并经适当延时后用于触发、同步各个器件以对P2及此时监测光电系统的输出(P3)进行处理;(2)当激光束透过1号滤光片到达待测目标表面时,3号滤光片也透过激光、红外辐射的混合光信号,但由于此时没有触发、同步信号,因而后续的信号处理系统不对该信号进行处理;(3)当激光束照射到4号滤光片时,由于4号滤光片(中心波长2·05μm)不允许波长为2·00μm的激光通过,因此透过2号滤光片(中心波长2·00μm)到达探测器的仅仅是待测目标的辐射,此时由透过6号滤光片(中心波长2·00μm)的红外辐射经适当处理后去触发、同步各个器件,以对检测探测器的输出(P1)进行处理;(4)当激光透过2号滤光片(中心波长2·00μm)到达待测目标表面时,由于4号滤光片不允许激光透过,因此透过4号滤光片的仅仅是“无用的”红外辐射。