专利名称：一种光纤束发射光谱层析中光纤传感单元的标定方法
技术领域：
本发明涉及发射光谱层析领域，尤其涉及一种光纤束发射光谱层析中光纤传感单元的标定方法。
背景技术：
发射光谱层析是一种三维流场测试的方法，该方法无需主动激光源，利用待测目标多方向的辐射信息，进行目标内部三维物理量分布的反演，属于一种被动式无损检测方法，具有其它光学层析方法所不具备的优点.传统的发射光谱层析利用多方向面阵探测器成像方式进行目标辐射信息采集，但成像射线束形成的是锥束层析数据，因此带来很大的重建误差.光纤束发射光谱层析可获取待测目标多方向平行束层析数据，可减小锥束层析的重建误差.但光纤束发射光谱层析离实际应用要求还相差很远，其主要问题在于基于微元间辐射热平衡的物理模型要求重建待测目标空间各点对应的黑体辐射强度，因此光纤束传感的辐射信息必须转化为对应的黑体辐射强度以进行层析反演；其次，以往的标定方法都是针对单色黑体辐射强度进行，因此与实际情况相差很远，进而带来很大的误差。

发明内容
本发明的目的在于提供一种光纤束发射光谱层析中光纤传感单兀的标定方法， 该方法可标定出光纤束层析中所有光纤传感单元输出数字电压与所对应的带通黑体辐射强度关系，解决光纤束发射层析实际应用的关键问题。本发明是这样来实现的，方法为光纤传感单元由近红外传感光纤、光纤耦合器、 近红外光电传感器、模拟放大电路、模数转换器组成.光纤传感单元的波长传感范围^7由近红外传感光纤及对应的近红外光电传感器决定；光纤传感单元由光纤支架固定，沿黑体炉出射圆孔轴线放置，出射圆孔至光纤传感单元入射端面距离为调节黑体炉至某一温度值T1,根据普朗克黑体辐射定律，可得到该温度下对应于波长范围的带通黑体辐射强度I1,读出光纤传感单元中模数转换器输出的数字电压V1,可得到一个数字电压与带通黑体辐射强度的对应关系(I1, V1).继续调节黑体炉至其它的温度值T2、T3、T4、…、 Tn,采用相同的方法可得到一系列的对应关系(12，V2), (I3, V3), (I4, ν4)、···、(ιη，Vn).根据这些对应关系值，可拟合出函数关系I=f(v).改变距离L，重复以上步骤，可标定出不同距离Z下，光纤传感单元输出数字电压与所对应的带通黑体辐射强度关系I=f (V， D .所有的光纤传感单元都按该方法进行标定，可建立所有光纤单元辐射传感数据库， 为光纤束发射层析测试提供前提和基础。本发明的技术效果是基于本发明的标定方法及发射光谱层析算法，可反演出待测目标空间各点对应的带通黑体辐射强度，从而准确计算出空间温度分布，解决光纤束发射层析实际应用的关键问题。


图I为本发明的原理图。在图中，I、黑体炉2、出射圆孔3、轴线4、近红外传感光纤5、光纤支架6、光纤耦合器7、近红外光电传感器8、模拟放大电路9、模数转换器。
具体实施例方式本发明的原理如图I所示，光纤传感单元由近红外传感光纤4、光纤耦合器6、近红外光电传感器7、模拟放大电路8、模数转换器9组成.光纤传感单元的波长传感范围由近红外传感光纤4及对应的近红外光电传感器7决定；光纤传感单兀由光纤支架5固定， 沿黑体炉I出射圆孔2的轴线3放置，出射圆孔2至光纤传感单元入射端面距离为Z.调节黑体炉I至某一温度值T1,根据普朗克黑体辐射定律，可得到该温度下对应于波长范围的带通黑体辐射强度I1:
权利要求
1.一种光纤束发射光谱层析中光纤传感单元的标定方法，其特征是光纤传感单元的波长传感范围为^7，光纤传感单元由光纤支架固定，沿黑体炉出射圆孔轴线放置，出射圆孔至光纤传感单元入射端面距离为Z，调节黑体炉至某一温度值T1,根据普朗克黑体辐射定律，可得到该温度下对应于^7波长范围的带通黑体辐射强度I1,读出光纤传感单元中模数转换器输出的数字电压V1,可得到一个数字电压与带通黑体辐射强度的对应关系 (I1, V1).继续调节黑体炉至其它的温度值T2、τ3、τ4、…、τη，采用相同的方法可得到一系列的对应关系(12，V2)、(I3, V3)、(I4, V4)、…、(In, Vn).根据这些对应关系值，可拟合出函数关系I=f(v)，改变距离L，重复以上步骤，可标定出不同距离Z下，光纤传感单元输出数字电压与所对应的带通黑体辐射强度关系i=f (V，D。
全文摘要
一种光纤束发射光谱层析中光纤传感单元输出数字电压与所对应的带通黑体辐射强度关系的标定方法,方法为光纤传感单元由光纤支架固定,沿黑体炉出射圆孔轴线放置,出射圆孔至光纤传感单元入射端面距离为L.本方法可建立所有光纤单元数字电压与所对应的带通黑体辐射强度关系数据库,为光纤束发射层析测试提供前提和基础.本发明的技术效果是基于本发明的标定方法及发射光谱层析算法,可反演出待测目标空间各点对应的带通黑体辐射强度,从而准确计算出空间温度分布,解决光纤束发射层析实际应用的关键问题。
文档编号G01J5/00GK102589706SQ20121003162
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者万雄, 张志敏 申请人:南昌航空大学