一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)以及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)以及測量方法，包括測量樣品、分光鏡、反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)和溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)，測量樣品分別與對應(yīng)的反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)或溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)連接，反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)和溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)之間設(shè)置有光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器，光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器分別連接數(shù)據(jù)采集記錄器件與溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)。本系統(tǒng)可獲取激光輻照過程中，金屬材料、陶瓷以及高分子聚合物材料空間位置具有更準(zhǔn)確對應(yīng)關(guān)系特征點(diǎn)的反射率隨溫度變化曲線，實(shí)現(xiàn)材料激光輻照熱效應(yīng)的分析與評估，為激光切割、激光清洗等激光加工過程中優(yōu)化激光參數(shù)提供依據(jù)，達(dá)到提高激光能量利用效率、降低加工成本等經(jīng)濟(jì)利益。
【專利說明】
一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)以及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域的測量系統(tǒng)，具體涉及一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)以及測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光與材料的相互作用都首先是從材料對入射激光能量反射和吸收開始的，材料對激光的初始反射特性與激光工作體制(連續(xù)、脈沖、重頻等)、激光波長，以及材料種類、表面狀況、輻照環(huán)境等因素有關(guān)。在激光加工、表面清洗等作用過程中，通過各種耦合機(jī)制吸收激光能量的材料將產(chǎn)生熱學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等響應(yīng)，材料的這些物理、化學(xué)等響應(yīng)導(dǎo)致其表面性質(zhì)發(fā)生變化，將反過來影響材料對激光能量的反射特性?？梢姡绊懖牧显诩す廨椪者^程中反射率變化的因素很多，且時常是多種影響因素耦合在一起，故很難從理論的角度對其進(jìn)行定量描述，目前，主要依靠實(shí)驗(yàn)的方法對材料激光輻照過程中反射率的變化情況進(jìn)行測量。因此，發(fā)展或改進(jìn)反射率實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)與方法，就成為激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中較為重要的工作。
[0003]由于激光在軍事、民用領(lǐng)域有著廣泛的用途和廣闊的拓展前景，如激光焊接、激光清洗、激光切割等，因此，國、內(nèi)外一直都很重視材料激光反射率測試系統(tǒng)與方法的建立及改進(jìn)，以滿足相關(guān)激光技術(shù)應(yīng)用的需求，如量熱計(jì)裝置、輻射計(jì)裝置及反射計(jì)裝置等。其中，積分球反射計(jì)是激光輻照材料過程中反射率動態(tài)測量較為常用的裝置，與密閉容器、旋轉(zhuǎn)平臺等器件相結(jié)合，可用于對不同組份氣體靜態(tài)環(huán)境、壓力、入射角度等多種激光加工實(shí)際條件下，材料在激光輻照過程中反射率的動態(tài)測量。
[0004]利用積分球反射計(jì)進(jìn)行激光輻照下隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量中，通常是對受到激光輻照的材料表面進(jìn)行反射率測量，對未受激光輻照的材料表面以焊接熱電偶等方式進(jìn)行溫度測量，來實(shí)現(xiàn)隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量，通過這一測量方法得到的材料反射率隨溫度變化曲線或數(shù)據(jù)，不是實(shí)際的空間位置對應(yīng)關(guān)系，由于材料激光輻照表面的溫度始終高于未受激光輻照表面，使得反射率隨溫度變化曲線中溫度變量出現(xiàn)了延遲現(xiàn)象。另外，該測量方法需要求材料為薄片狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)未受激光輻照表面熱電偶測量點(diǎn)的溫度來代替受到激光輻照表面反射率測量點(diǎn)的溫度，但隨著材料科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，通過傳統(tǒng)機(jī)械加工等方式極難或者無法對如脆性陶瓷、高分子聚合物材料等實(shí)現(xiàn)薄片狀態(tài)的加工或處理，且此類材料具有無法焊接熱電偶的實(shí)際情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為準(zhǔn)確獲取金屬材料、陶瓷以及高分子聚合物材料，在激光輻照過程中材料反射率隨溫度變化曲線，本發(fā)明提供了一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)以及測量方法。
[0006]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)，包括測量樣品、分光鏡、反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)和溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)，所述測量樣品分別與對應(yīng)的反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)或溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)連接，在反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)和溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)之間設(shè)置有用來同步觸發(fā)反射光強(qiáng)測試系統(tǒng)和溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器，光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器分別連接數(shù)據(jù)采集記錄器件與溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)，光電轉(zhuǎn)化觸發(fā)器是用來觸發(fā)反射光強(qiáng)測試系統(tǒng)和溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)的，這兩個測試系統(tǒng)的并聯(lián)關(guān)系，分光鏡設(shè)置在測量樣品之間或反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)中或測量樣品和光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器之間。光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器確保反射光變化信號與溫度信號實(shí)現(xiàn)同步測量，為消除利用積分球反射計(jì)常用測量過程中材料反射率隨溫度變化曲線中溫度變量出現(xiàn)的延遲現(xiàn)象，得到空間位置具有更準(zhǔn)確對應(yīng)關(guān)系特征點(diǎn)金屬材料、陶瓷以及高分子聚合物材料的反射率隨溫度變化曲線，實(shí)現(xiàn)激光與材料相互過程中最優(yōu)激光參數(shù)的準(zhǔn)確預(yù)估，進(jìn)而減少激光加工成本及提高能源利用效率，亟需一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)，用于更好地揭示材料激光輻照效應(yīng)機(jī)理與熱效應(yīng)評估。目前，從國內(nèi)外公開報道的文獻(xiàn)來看，尚未見到能夠解決上述問題的技術(shù)。本方案是針對兩塊相同材料，通過光路設(shè)計(jì)形成相同的激光輻照條件，在一塊材料非加熱激光輻照面進(jìn)行反射率測量，另一塊材料非加熱激光輻照面相同點(diǎn)進(jìn)行溫度測量，建立起反射率測量點(diǎn)與溫度測量點(diǎn)的位置相等對應(yīng)關(guān)系，并利用同步觸發(fā)器件實(shí)現(xiàn)溫度、反射率的同步測量，來獲取激光輻照過程中材料的動態(tài)反射率隨溫度變化曲線。
[0007]其中測量樣品包括反射率測量樣品和溫度測量樣品，且反射率測量樣品與反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)連接，溫度測量樣品與溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)連接，光束是傳輸作用于測量樣品上形成連接。同時材料樣品幾何尺寸和樣品數(shù)量，激光輻照功率密度以及光束大小要符合要求。
[0008]進(jìn)一步地，反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)主要由探測激光束、積分球和數(shù)據(jù)采集記錄器件構(gòu)成，積分球分為測試積分球和參考積分球，測試積分球和反射率測量樣品連接，測試積分球連接有光電探測器一，參考積分球連接有光電探測器二，光電探測器一和光電探測器二均與數(shù)據(jù)采集記錄器件連接，光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器分別連接數(shù)據(jù)采集記錄器件與溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)，形成反射率與溫度的同時測量，設(shè)置在反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)中的分光鏡設(shè)置在探測激光束的路徑上，并且在該分光鏡和測試積分球之間設(shè)置有透鏡，透鏡設(shè)置在探測激光束的路徑上。積分球?yàn)榉瓷涔鈴?qiáng)變化的收集裝置，光電探測器為反射光強(qiáng)變化的測量器件，設(shè)置在兩個積分球探測口的光電探測器開始測量反射光強(qiáng)變化信號及探測光束輸出功率變化信號的同時，數(shù)據(jù)采集記錄器件同步采集與記錄對應(yīng)的變化信號數(shù)據(jù)。上述部件都是現(xiàn)有成熟產(chǎn)品，能夠在市場上直接購買得到。
[0009]溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)包括熱電偶和動態(tài)測溫器，且熱電偶和動態(tài)測溫器相互連接，熱電偶與溫度測量樣品固定，光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器分別連接數(shù)據(jù)采集記錄器件與溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)，形成反射率與溫度的同時測量。熱電偶和動態(tài)測溫器都是現(xiàn)有成熟產(chǎn)品，能夠在市場上直接購買得到。
[00?0]分光鏡包括高透分光鏡、45度5/5分光鏡和分光鏡三，其中5/5分光鏡使得作用于反射率測量樣品和溫度測量樣品表面的加熱光束能量相同，分光鏡三設(shè)置在探測激光束的路徑上;還包括加熱激光束，所述高透分光鏡和45度5/5分光鏡均設(shè)置在加熱激光束的路徑上，45度5/5分光鏡設(shè)置在高透分光鏡和反射率測量樣品之間；反射率測量樣品和溫度測量樣品距45度5/5分光鏡有著相等的光程。加熱激光束輸出作用于兩塊樣品材料表面的同時，加熱激光束觸發(fā)光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器致使設(shè)置在兩個積分球探測口的光電探測器，開始同步測量材料反射光強(qiáng)的變化信號及探測光束輸出功率的變化信號。反射率測量樣品的法線和溫度測量樣品表面為垂直狀態(tài)，加熱激光束均與反射率測量樣品和溫度測量樣品表面垂直；加熱激光束輻照光束的中心點(diǎn)與反射率測量樣品和溫度測量樣品表面的中心點(diǎn)重合。反射光強(qiáng)變化測量點(diǎn)為非加熱激光束輻照表面的中心點(diǎn)，溫度變化測量點(diǎn)為非加熱激光束輻照表面的中心點(diǎn)。
[0011]采用雙積分球測量反射率及其計(jì)算方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的方式，在公開文獻(xiàn)有利用該方法獲取反射率的報道，但是本方案是測量出兩塊相同材料在相同溫度變化過程中，鍍有金屬膜材料樣品的反射率變化，結(jié)合另一塊材料的溫度變化數(shù)據(jù)，通過時間參量，將無法在一塊材料同一位置處同時測量反射率與溫度的現(xiàn)狀進(jìn)行了解決，這在本領(lǐng)域卻沒有記載，其實(shí)現(xiàn)材料激光輻照熱效應(yīng)的分析與評估，為激光切割、激光清洗等激光加工過程中優(yōu)化激光參數(shù)提供依據(jù)，達(dá)到提高激光能量利用效率、降低加工成本等經(jīng)濟(jì)利益。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:本系統(tǒng)可獲取激光輻照過程中，金屬材料、陶瓷以及高分子聚合物材料空間位置具有更準(zhǔn)確對應(yīng)關(guān)系特征點(diǎn)的反射率隨溫度變化曲線，實(shí)現(xiàn)材料激光輻照熱效應(yīng)的分析與評估，為激光切割、激光清洗等激光加工過程中優(yōu)化激光參數(shù)提供依據(jù)，達(dá)到提高激光能量利用效率、降低加工成本等經(jīng)濟(jì)利益。
【附圖說明】
[0013]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明的連接示意圖。
[0014]附圖中標(biāo)記及對應(yīng)的零部件名稱:
1-加熱激光束，2-高透分光鏡，3-45度5/5分光鏡，4-反射率測量樣品，5-測試積分球，6-分光鏡三，7-探測激光束，8-參考積分球，9-光電探測器二，10-光電探測器一，11-數(shù)據(jù)采集記錄器件，12-動態(tài)測溫器，13-溫度測量樣品，14-熱電偶，15-光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器，16-導(dǎo)引光，17-透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。
[0016]實(shí)施例:
如圖1所示，將兩塊相同狀態(tài)的測試樣品按照圖1中所示放置，要求兩塊測試樣品距45度5/5分光鏡3有相等的直線距離，且測試樣品表面法線為相互垂直狀態(tài)，以達(dá)到兩塊測試樣品表面位置處具有相同光束尺寸大小、相同功率密度的激光參數(shù)。
[0017]溫度測量樣品非加熱激光束輻照表面通過焊接或者鎧裝的方式安放熱電偶用以測溫，熱電偶安裝位置優(yōu)選為溫度測量樣品非加熱激光束輻照表面的中心點(diǎn)，其中金屬材料為焊接，陶瓷或高分子聚合物材料為鎧裝。
[0018]兩塊測試樣品被加熱激光束I作用前，將探測激光束7通過分光鏡分光，一束引至參考積分球8內(nèi)，另一束經(jīng)透鏡17引至測試積分球5的球壁面處放置的反射率測量樣品非加熱激光束輻照表面，其探測激光束經(jīng)透鏡縮束可變成數(shù)百微米到I毫米的光束尺寸，具體尺寸可根據(jù)熱電偶14的探頭尺寸而定，探測光束作用位置優(yōu)選為反射率測量樣品非加熱激光束輻照表面的中心點(diǎn)。由于作用于溫度測量樣品和反射率測試樣品面的激光參數(shù)相同，且兩塊測試樣品具有相同的狀態(tài)，故經(jīng)加熱激光束作用，溫度測量樣品溫度測量點(diǎn)與反射率測量樣品反射率測量點(diǎn)具有同等的溫度變化歷史，即實(shí)現(xiàn)了材料反射率測量點(diǎn)與溫度測量點(diǎn)的空間位置具有更準(zhǔn)確對應(yīng)關(guān)系特征。將測試積分球5與參考積分球8測試口位置處的光電探測器與數(shù)據(jù)采集記錄器件11連接，使其處于待測狀態(tài)。
[0019]利用導(dǎo)引光16將加熱激光束I通過高透分光鏡2分束，實(shí)現(xiàn)透射的高能量光束再經(jīng)過45度5/5分光鏡3，目前，現(xiàn)有光學(xué)工藝已可以實(shí)現(xiàn)對高透分光鏡2和45度5/5分光鏡3的結(jié)構(gòu)加工和功能實(shí)現(xiàn)，光束分別被引至溫度測量樣品13表面和反射率測量樣品4表面，平移調(diào)整兩塊測試樣品使得加熱激光束中心與兩塊測試樣品激光輻照表面的幾何中心重合;低能量光束則被引至光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器15，使得加熱激光束I輻照待測溫度測量樣品13和反射率測量樣品4時，反射率測量樣品4的反射光變化信號以及參考積分球8內(nèi)的光信號能夠同時被設(shè)置在各自積分球探測口的光電探測器測量，且同步被數(shù)據(jù)采集記錄器件采集與記錄。參考積分球8的作用在于規(guī)避探測激光束輸出功率波動對反射率數(shù)據(jù)計(jì)算的影響。
[0020]實(shí)驗(yàn)測量時，打開加熱光源輸出加熱激光束，加熱激光束加熱兩塊測試樣品的同時，光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器被加熱激光束作用，快速形成電觸發(fā)信號，使得設(shè)置于積分球探測口的光電探測器同步測量反射率測量樣品的反射光變化信號以及參考積分球內(nèi)的光變化信號，且數(shù)據(jù)采集記錄器件同步記錄反射光強(qiáng)與參考積分球內(nèi)光信號的變化數(shù)據(jù)；同時光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器同步觸發(fā)動態(tài)測溫器12，測量并記錄溫度測量樣品的溫度數(shù)據(jù)，得到溫度隨時間變化的數(shù)據(jù)T(t)。
[0021]利用參考積分球8和測試積分球5測量到的光信號數(shù)據(jù)，基于雙積分球反射率測量、計(jì)算方法，可獲得激光作用過程中材料反射率隨時間變化的數(shù)據(jù)R(t)。
[0022]利用時間作為橋梁，即可得到反射率隨溫度變化的數(shù)據(jù)R(T)，實(shí)現(xiàn)激光輻照過程中，隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量。
[0023]采用本發(fā)明在獲取激光輻照過程中，金屬材料、陶瓷以及高分子聚合物材料空間位置具有更準(zhǔn)確對應(yīng)關(guān)系特征點(diǎn)的反射率隨溫度變化曲線，實(shí)現(xiàn)材料激光輻照熱效應(yīng)的分析與評估，為激光切割、激光清洗等激光加工過程中優(yōu)化激光參數(shù)提供依據(jù)，達(dá)到提高激光能量利用效率、降低加工成本等經(jīng)濟(jì)利益。
[0024]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)，其特征在于，包括測量樣品、分光鏡、反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)和溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)，所述測量樣品分別與對應(yīng)的反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)或溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)連接，在反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)和溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)之間設(shè)置有用來同步觸發(fā)反射光強(qiáng)測試系統(tǒng)和溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器(15)，光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器(15)分別連接數(shù)據(jù)采集記錄器件與溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)，分光鏡設(shè)置在測量樣品之間或反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)中或測量樣品和光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器(15)之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述測量樣品包括反射率測量樣品(4)和溫度測量樣品(13)，且反射率測量樣品(4)與反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)連接，溫度測量樣品(13)與溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)主要由探測激光束(7)、積分球和數(shù)據(jù)采集記錄器件(11)構(gòu)成，積分球分為測試積分球(5)和參考積分球(8)，測試積分球(5)和反射率測量樣品(4)連接，測試積分球(5)連接有光電探測器一(10)，參考積分球(8)連接有光電探測器二 (9)，光電探測器一(10)和光電探測器二 (9)均與數(shù)據(jù)采集記錄器件(11)連接，光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器與溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)連接，設(shè)置在反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)中的分光鏡設(shè)置在探測激光束(7)的路徑上，并且在該分光鏡和測試積分球(5)之間設(shè)置有透鏡(17)，透鏡(17)設(shè)置在探測激光束(7)的路徑上。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)包括熱電偶(14)和動態(tài)測溫器(12)，且熱電偶(14)和動態(tài)測溫器(12)相互連接，熱電偶(14)與溫度測量樣品(13)固定，光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器(15)分別連接反射光強(qiáng)變化測試系統(tǒng)和動態(tài)測溫器(12)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述分光鏡包括高透分光鏡(2)、45度5/5分光鏡(3)和分光鏡三(6)，其中分光鏡三(6)設(shè)置在探測激光束(7)的路徑上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括加熱激光束(I)，所述高透分光鏡(2)和45度5/5分光鏡(3)均設(shè)置在加熱激光束(I)的路徑上，45度5/5分光鏡(3)設(shè)置在高透分光鏡(2)和反射率測量樣品(4)之間。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述反射率測量樣品(4)和溫度測量樣品(13)距45度5/5分光鏡(3)有著相等的光程。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述反射率測量樣品(4)和溫度測量樣品(13)表面的法線為垂直狀態(tài)，加熱激光束(I)均與反射率測量樣品(4)和溫度測量樣品(13 )表面垂直。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱激光束(I)的輻照光束的中心點(diǎn)與反射率測量樣品(4 )和溫度測量樣品(13 )表面的中心點(diǎn)重合。10.—種隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量方法，其特征在于，包括以下步驟: (I)在兩塊測試樣品被加熱激光束(I)作用前，將探測激光束(7)通過分光鏡分光，一束引至參考積分球(8)內(nèi)，另一束經(jīng)透鏡(17)引至測試積分球(5)的球壁面處，將測試積分球(5)與參考積分球(8)測試口位置處的光電探測器與數(shù)據(jù)采集記錄器件(11)連接，使其處于待測狀態(tài)； (2)然后利用導(dǎo)引光(16)將加熱激光束(I)通過高透分光鏡(2)分束，實(shí)現(xiàn)透射的高能量光束再經(jīng)過45度5/5分光鏡(3)，光束分別被引至溫度測量樣品(13)表面和反射率測量樣品(4)表面，平移調(diào)整兩塊測試樣品使得加熱激光束中心與兩塊測試樣品激光輻照表面的幾何中心重合;低能量光束則被引至光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器(15)，使得加熱激光束(I)輻照待測溫度測量樣品(13)和反射率測量樣品(4)時，反射率測量樣品(4)的反射光變化信號以及參考積分球(8)內(nèi)的光信號能夠同時被設(shè)置在各自積分球探測口的光電探測器測量，且同步被數(shù)據(jù)采集記錄器件采集與記錄； (3 )實(shí)驗(yàn)測量時，打開加熱光源輸出加熱激光束，加熱激光束加熱兩塊測試樣品的同時，光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器被加熱激光束作用，快速形成電觸發(fā)信號，使得設(shè)置于積分球探測口的光電探測器同步測量反射率測量樣品的反射光變化信號以及參考積分球內(nèi)的光變化信號，且數(shù)據(jù)采集記錄器件同步記錄反射光強(qiáng)與參考積分球內(nèi)光信號的變化數(shù)據(jù)；同時光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)器同步觸發(fā)動態(tài)測溫器(12)，測量并記錄溫度測量樣品的溫度數(shù)據(jù)，得到溫度隨時間變化的數(shù)據(jù)T(t); (4)利用參考積分球(8)和測試積分球(5)測量到的光信號數(shù)據(jù)，基于雙積分球反射率測量、計(jì)算方法，獲得激光作用過程中材料反射率隨時間變化的數(shù)據(jù)R(t); (5)利用時間作為橋梁，得到反射率隨溫度變化的數(shù)據(jù)R(T)，實(shí)現(xiàn)激光輻照過程中，隨溫度變化的材料反射率動態(tài)測量。
【文檔編號】G01N21/47GK105928906SQ201610442188
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】張永強(qiáng), 譚福利, 張黎, 賀佳, 唐小松, 陶彥輝, 匡學(xué)武, 李建明
【申請人】中國工程物理研究院流體物理研究所