CN104374761A - 脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置及测试方法。温度敏感涂料技术是 20 世纪 80 年代基于发光分子的热猝灭现象发展起来的一项先进的温度测量技术。一种脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置，其组成包括：试验样片（ 2 ）、连续激光器（ 5 ）、脉冲激光器（ 1 ）、光电倍增管（ 3 ）、数据采集系统（ 4 ），试验样片设置在脉冲激光器激光出射口的正前方，试验样片背向脉冲激光器的一面喷涂温敏涂层（ 6 ），试验样片在喷涂有温敏涂料层的一侧设置连续激光器和光电倍增管，光电倍增管与数据采集系统连接。本发明应用于脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量。

Description

脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置及测试方法

技术领域：

本发明涉及一种脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置及测试方法。

背景技术：

温度敏感涂料技术是20世纪80年代基于发光分子（温敏涂料中的活性成分）的热猝灭现象发展起来的一项先进的温度测量技术，通过测量发光分子受到激励光源激发而发射出的荧光的强度或寿命来获得温度。温敏涂料技术具有非接触、空间分辨率高、试验周期短、经济效益显著等优点，在国内外受到了广泛的关注和应用，发展十分迅速。

温敏涂料是温度敏感涂料技术的物质载体，起到温度传感器的作用。温敏涂料的性能直接关系到其适用范围和测量数据的精准度，具体性能指标包括吸收光谱、发射光谱、光降解率、温度灵敏度特性、适用的温度范围、响应时间特性等。

在温敏涂料的性能指标中，响应时间特性决定了温敏涂料能否快速地响应温度变化，以及适用温度测量的试验类型（稳态温度场测量和非稳态温度场测量），是温敏涂料一个非常重要的性能指标。由于在非稳态温度场测量试验中，模型表面存在快速的温度变化，所以需要温敏涂料具有非常短的响应时间，才能很好地再现温度变化过程，而稳态温度场测量不需要温敏涂料具有快速响应的特性。

发明内容：

本发明的目的是提供一种脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置及测试方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置，其组成包括：试验样片、连续激光器、脉冲激光器、光电倍增管、数据采集系统，所述的试验样片设置在脉冲激光器激光出射口的正前方，所述的试验样片背向脉冲激光器的一面喷涂温敏涂料层，所述的试验样片在喷涂有温敏涂料层的一侧设置连续激光器和光电倍增管，所述的光电倍增管与数据采集系统连接。

所述的脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置，所述试验样片为10-20μm厚的钢薄膜。

所述的利用脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置测试方法，包括的步骤如下：

（1）清洁试验样片表面，选取一面喷涂被测温敏涂料；

（2）将试验样片固定在脉冲激光器激光出射口正前方，并将没有温敏涂料的一面朝向脉冲激光器激光出射口；

（3）打开连续激光器，调节激光器位置，使连续激光器的出射激光和脉冲激光器的出射激光在试验样片上交汇于一点；

（4）将光电倍增管的感光面对准试验样片上连续激光器照射的光斑，打开光电倍增管；

（5）打开脉冲激光器，使脉冲激光射出一束高能量脉冲激光，试验样片表面受脉冲激光照射的光斑处将产生一个温度阶跃，热量透过钢薄膜瞬间传递至另一侧，另一侧的温敏涂料受连续激光器激发而发射出的荧光亮度由于温度阶跃而发生变化，光电倍增管将荧光信号输出至数据采集系统；

（6）处理分析数据采集系统获取的光电倍增管数据，确定被测温敏涂料的响应时间。

本发明的有益效果：

1.本发明连续激光器对试验样片喷涂有温敏涂料的一面进行持续照射，激发温敏涂料发射出荧光；利用脉冲激光器发射的高能量脉冲激光照射在试验样片没有温敏涂料的一面使试验样片表面受到连续激光器照射的光斑位置产生阶梯式的温度变化；光电倍增管实时检测温敏涂料光致发光强度；通过处理分析数据采集系统接收到的光电倍增管数据，获得温敏涂料的响应时间，被测温敏涂料的响应时间为光电倍增管检测到荧光强度开始发生变化的时刻，到荧光强度变化90%的时刻之间的时间。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置，其组成包括：试验样片2、连续激光器5、脉冲激光器1、光电倍增管3、数据采集系统4，所述的试验样片设置在脉冲激光器激光出射口的正前方，所述的试验样片背向脉冲激光器的一面喷涂温敏涂料层6，所述的试验样片在喷涂有温敏涂料层的一侧设置连续激光器和光电倍增管，所述的光电倍增管与数据采集系统连接。

实施例2：

根据实施例1所述的脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置，所述试验样片为10-20μm厚的钢薄膜。

实施例3：

根据实施例1或2所述的利用脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置测试方法，包括的步骤如下：

（1）清洁试验样片表面，选取一面喷涂被测温敏涂料；

（2）将试验样片固定在脉冲激光器激光出射口正前方，并将没有温敏涂料的一面朝向脉冲激光器激光出射口；

（3）打开连续激光器，调节激光器位置，使连续激光器的出射激光和脉冲激光器的出射激光在试验样片上交汇于一点；

（4）将光电倍增管的感光面对准试验样片上连续激光器照射的光斑，打开光电倍增管；

（5）打开脉冲激光器，使脉冲激光射出一束高能量脉冲激光，试验样片表面受脉冲激光照射的光斑处将产生一个温度阶跃，热量透过钢薄膜瞬间传递至另一侧，另一侧的温敏涂料受连续激光器激发而发射出的荧光亮度由于温度阶跃而发生变化，光电倍增管将荧光信号输出至数据采集系统；

（6）处理分析数据采集系统获取的光电倍增管数据，确定被测温敏涂料的响应时间。

Claims (3)

1.一种脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置，其组成包括：试验样片、连续激光器、脉冲激光器、光电倍增管、数据采集系统，其特征是：所述的试验样片设置在脉冲激光器激光出射口的正前方，所述的试验样片背向脉冲激光器的一面喷涂温敏涂层，所述的试验样片在喷涂有温敏涂料层的一侧设置连续激光器和光电倍增管，所述的光电倍增管与数据采集系统连接。

2.根据权利要求1所述的脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置，其特征是：所述试验样片为10-20μm厚的钢薄膜。

3.一种利用权利要求1或2所述的利用脉冲激光加热法温敏涂料响应时间测量装置测试方法，其特征是：包括的步骤如下：

（1）清洁试验样片表面，选取一面喷涂被测温敏涂料；

（2）将试验样片固定在脉冲激光器激光出射口正前方，并将没有温敏涂料的一面朝向脉冲激光器激光出射口；

（3）打开连续激光器，调节激光器位置，使连续激光器的出射激光和脉冲激光器的出射激光在试验样片上交汇于一点；

（4）将光电倍增管的感光面对准试验样片上连续激光器照射的光斑，打开光电倍增管；

（5）打开脉冲激光器，使脉冲激光射出一束高能量脉冲激光，试验样片表面受脉冲激光照射的光斑处将产生一个温度阶跃，热量透过钢薄膜瞬间传递至另一侧，另一侧的温敏涂料受连续激光器激发而发射出的荧光亮度由于温度阶跃而发生变化，光电倍增管将荧光信号输出至数据采集系统；

（6）处理分析数据采集系统获取的光电倍增管数据，确定被测温敏涂料的响应时间。