CN108051095B - 单次脉冲激光能量的测量系统及方法 - Google Patents
单次脉冲激光能量的测量系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108051095B CN108051095B CN201711308903.6A CN201711308903A CN108051095B CN 108051095 B CN108051095 B CN 108051095B CN 201711308903 A CN201711308903 A CN 201711308903A CN 108051095 B CN108051095 B CN 108051095B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- pulse laser
- energy
- single pulse
- light path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 238000001499 laser induced fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013142 basic testing Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J11/00—Measuring the characteristics of individual optical pulses or of optical pulse trains
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
本发明涉及脉冲激光技术领域,具体涉及单脉冲激光能量的测量系统及方法。单次脉冲激光能量的测量系统,包括:依次串联的激光器控制柜1、激光器2、分光镜3、电控机械快门4、激光能量计5,以及外触发端口6,所述外触发端口分为两路,一路通过手动继电器模块7与激光器控制柜相连,另一路与电控机械快门相连。本发明相对于现有技术的优点在于:通过换算计算得出反射到试验光路中激光的能量,调整电控机械快门的开启与关闭时间,可使特定的脉冲激光通过快门并射入能量计的测量探头,从而对该单次脉冲激光能量值进行准确测量。
Description
技术领域:
本发明涉及脉冲激光技术领域,具体涉及单脉冲激光能量的测量系统及方法。
背景技术:
近几年来,随着直喷汽油机小型强化程度和供油系统压力的不断提升,燃油撞壁现象及其导致的碳烟排放、机油稀释和早燃现象日益严重,这对发动机的性能及排放有着极大的影响,而上述几种问题的关键在于燃油与机油的相互作用机理。目前,国内外对于发动机喷雾撞壁机理进行了大量的宏观试验研究,但对于燃油撞壁的定量深入研究的基础试验研究鲜有报道。因此,对于燃油与机油的相互作用机理难以有深入的分析与探索。其主要原因是由于定量研究喷油器喷雾的燃油撞壁现象,需要运用精密的激光光学测试手段,但由于目前大多数激光器在发出大能量激光时只能以10Hz频率的脉冲形式进行发射,并不能只发射单次脉冲激光,且每个脉冲激光之间激光能量波动较大。以激光诱导荧光法(LIF)的喷雾撞壁拍摄为例,需要对单次脉冲激光照亮的喷雾进行记录,且若要得到准确且让人信服的试验数据需要根据激光的能量对每次的实验结果进行后期修正。但激光器以10Hz频率的脉冲发射的特性导致难以对单次激光的能量进行测量,而目前常用的激光能量计(如Ophir)由于激光器的连续脉冲发射的特性限制只能采用测量多个脉冲能量平均值的方法来表示单脉冲能量。因此存在一定缺陷且使测量结果并不准确,对目前常用的定量的光学测量方法如激光诱导荧光法(LIF)的测量准确性修正造成了巨大困难。
发明内容:
本发明目的在于提供一种可以准确测量单次脉冲激光能量的系统及方法。具体技术方案如下:
单次脉冲激光能量的测量系统,包括:依次串联的激光器控制柜1、激光器2、分光镜3、电控机械快门4、激光能量计5,以及外触发端口6,所述外触发端口分为两路,一路通过手动继电器模块7与激光器控制柜相连,另一路与电控机械快门相连。在上述测量系统上实现的单次脉冲激光能量的测量方法,包括如下过程:
步骤1:调整光路,分光镜法线与激光方向呈45°,使单次脉冲激光能量测量能量计在分光镜和激光光束形成的直线上,另外一路光路与激光方向垂直,其上设置实验光路;
步骤2:开启激光能量计;
步骤3:调整外触发端口为外触发模式,设置触发快门的方波信号的延迟时间以及持续时间;
步骤4:激光器预热后打开激光,开始以10Hz频率产生脉冲激光及对应的方波信号。
步骤5:手动触发手动继电器模块按钮,快门开启,记录单次脉冲激光能量,实验光路部分应用该单次束脉冲激光;
步骤6:按照反射与透射分光比例为X:Y,X+Y=100;测量结束后,能量计所记录的数值J为该单次脉冲激光能量的Y%,经公式J÷Y%*X%即可得出进行试验的单次脉冲激光能量,从而进行后期修正。
优选方案,所述分光镜法线与激光方向呈45度夹角,在与激光方向垂直的方向上设置实验光路。
进一步优选方案之一,还包括:与激光能量计相连的数值显示装置8。
进一步优选方案之二,所述外触发端口为DG535数字延时脉冲发生器。
本发明相对于现有技术的优点在于:以实施例来说,在激光能量计探头前部安装电控机械快门,遮挡连续发射的激光脉冲,只让特定的单次脉冲激光通过;由相匹配的激光器输出10Hz的方波信号作为外触发信号触发DG535数字延时脉冲发生器,然后通过DG535数字延时脉冲发生器可以输出特定延迟时间以及特定持续时间的方波信号,该信号的上升沿与下降沿即控制电控机械快门的开启与关闭时刻;脉冲激光从激光器发出后射向分光镜,激光与分光镜法线方向呈45°,此时30%的激光发生透射并射向激光能量计,70%的激光反射进入试验光路进行光学实验测试。通过换算可计算得出反射到试验光路中激光的能量,调整电控机械快门的开启与关闭时间,可使特定的脉冲激光通过处于开启状态的快门并射入能量计的测量探头,从而对该单次脉冲激光能量值进行准确测量。
附图说明:
图1是实施例中单次脉冲激光能量测量系统示意图,图中,1代表激光器控制柜,2代表激光器,3代表分光镜,4代表电控机械快门,5代表激光能量计,6代表DG535数字延时脉冲发生器,7代表手动继电器模块,8代表数值显示装置。
图2是实施例中激光能量计安装结构示意图;图中,4代表电控机械快门,5代表激光能量计,51代表可调节高度的底座,52代表电控机械快门控制线,53代表激光能量计信号输出线。
具体实施方式:
实施例:
单次脉冲激光能量的测量系统,包括:依次串联的激光器控制柜1、激光器2、分光镜3、电控机械快门4、激光能量计5、数值显示装置8,以及DG535数字延时脉冲发生器6,所述外触发端口分为两路,一路通过手动继电器模块7与激光器控制柜相连,另一路与电控机械快门相连。
上述电控机械快门由旋转电磁铁控制,线圈电阻210欧姆,由3V~5V的方波信号进行触发,快门于信号上升沿开启,在下降沿关闭。
上述手动继电器模块的运行模式可实现吸合A秒自动停止,在闭合期间仅通过第一个信号,再次触发则无效;即开关触发一次,在触发时间内仅通过一个方波信号。
上述DG535数字延时脉冲发生器提供四路独立的延时通道和2路完整的脉冲输出,其延时分辨率高达5ps;前面板可以设置延时时间和脉冲宽度,并且以TTL、ECL、NIM或者变量电压形式BNC输出;是具有高精度、低抖动、宽的延时范围的时序控制器。
上述分光镜镀有宽带增透膜采用熔融石英材质,分光入射角为45°,反射与透射分光比例为70:30。
单次脉冲激光能量的测量方法,包括如下过程:
步骤1:调整光路,分光镜法线与激光方向呈45°,使单次脉冲激光能量测量能量计在分光镜和激光光束形成的直线上,另外一路光路与激光方向垂直,其上设置实验光路;
步骤2:开启激光能量计;
步骤3:调整外触发端口为外触发模式,设置触发快门的方波信号的延迟时间以及持续时间;
步骤4:激光器预热后打开激光,开始以10Hz频率产生脉冲激光及对应的方波信号。
步骤5:手动触发手动继电器模块按钮,快门开启,记录单次脉冲激光能量,实验光路部分应用该单次束脉冲激光;
步骤6:按照反射与透射分光比例为70:30;测量结束后,能量计所记录的数值J为该单次脉冲激光能量的30%,经公式J÷30%*70%即可得出进行试验的单次脉冲激光能量,从而进行后期修正。
Claims (1)
1.单次脉冲激光能量的测量方法,方法所涉及的测量系统包括:依次串联的激光器控制柜(1)、激光器(2)、分光镜(3)、电控机械快门(4)、激光能量计(5),以及外触发端口(6),所述外触发端口分为两路,一路通过手动继电器模块(7)与激光器控制柜相连,另一路与电控机械快门相连;其特征在于,包括如下过程:
步骤1:调整光路,分光镜法线与激光方向呈45°,使单次脉冲激光能量测量能量计在分光镜和激光光束形成的直线上,另外一路光路与激光方向垂直,其上设置实验光路;
步骤2:开启激光能量计;
步骤3:调整外触发端口为外触发模式,设置触发快门的方波信号的延迟时间以及持续时间;
步骤4:激光器预热后打开激光,开始以10Hz频率产生脉冲激光及对应的方波信号;
步骤5:手动触发手动继电器模块按钮,快门开启,记录单次脉冲激光能量,实验光路部分应用该单次束脉冲激光;
步骤6:按照反射与透射分光比例为X:Y,X+Y=100;测量结束后,能量计所记录的数值J为该单次脉冲激光能量的Y%,经公式J÷Y%*X%即可得出进行试验的单次脉冲激光能量,从而进行后期修正。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711308903.6A CN108051095B (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 单次脉冲激光能量的测量系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711308903.6A CN108051095B (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 单次脉冲激光能量的测量系统及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108051095A CN108051095A (zh) | 2018-05-18 |
CN108051095B true CN108051095B (zh) | 2020-04-14 |
Family
ID=62123509
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711308903.6A Expired - Fee Related CN108051095B (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 单次脉冲激光能量的测量系统及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108051095B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108051095B (zh) * | 2017-12-11 | 2020-04-14 | 天津大学 | 单次脉冲激光能量的测量系统及方法 |
CN109738064B (zh) * | 2019-01-11 | 2021-08-31 | 厦门盈趣科技股份有限公司 | 脉冲激光的脉冲功率测量方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101782435A (zh) * | 2010-03-11 | 2010-07-21 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 激光参数综合测试系统 |
CN102288306A (zh) * | 2011-09-13 | 2011-12-21 | 江苏大学 | 一种同时测量激光器输出单脉冲能量和波形的方法 |
CN103837239A (zh) * | 2014-03-03 | 2014-06-04 | 哈尔滨工业大学 | 基于反射光波形测量非聚焦泵浦的受激布里渊散射阈值的装置及阈值测量方法 |
CN104101486A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-10-15 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 双光束延迟激光损伤测试系统 |
CN108051095A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-18 | 天津大学 | 单次脉冲激光能量的测量系统及方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102780845A (zh) * | 2012-06-14 | 2012-11-14 | 清华大学 | 一种光源交替频闪同步摄像方法及视觉检测系统 |
-
2017
- 2017-12-11 CN CN201711308903.6A patent/CN108051095B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101782435A (zh) * | 2010-03-11 | 2010-07-21 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 激光参数综合测试系统 |
CN102288306A (zh) * | 2011-09-13 | 2011-12-21 | 江苏大学 | 一种同时测量激光器输出单脉冲能量和波形的方法 |
CN103837239A (zh) * | 2014-03-03 | 2014-06-04 | 哈尔滨工业大学 | 基于反射光波形测量非聚焦泵浦的受激布里渊散射阈值的装置及阈值测量方法 |
CN104101486A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-10-15 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 双光束延迟激光损伤测试系统 |
CN108051095A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-18 | 天津大学 | 单次脉冲激光能量的测量系统及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108051095A (zh) | 2018-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111122653B (zh) | 实现爆燃实验测试系统中多个目标同步控制的系统和方法 | |
CN102749786B (zh) | 一种转盘式机械快门同步时序控制方法 | |
CN102778257B (zh) | 强激光驱动的爆炸与冲击效应试验平台 | |
CN109031250B (zh) | 一种发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统 | |
CN108051095B (zh) | 单次脉冲激光能量的测量系统及方法 | |
CN109343069A (zh) | 可实现组合脉冲测距的光子计数激光雷达及其测距方法 | |
CN109683171A (zh) | 激光雷达及其测距方法 | |
CN108828616B (zh) | 可实现单脉冲测距的光子计数激光雷达及恒虚警控制方法 | |
CN109186958A (zh) | 一种多光共轴激光损伤阈值测试装置及实现方法 | |
CN104903044A (zh) | 激光脉冲能量控制系统及方法 | |
CN109696690A (zh) | 飞行时间传感器及其发光检测方法 | |
CN110456370A (zh) | 飞行时间传感系统及其测距方法 | |
CN103308903B (zh) | 一种激光测距机的测距精度测试装置及方法 | |
CN102778256A (zh) | 一种针对强激光驱动的冲击效应试验的多物理场测量系统 | |
CN102623880B (zh) | 一种基于种子注入式激光器的种子光进行激光频率锁定的装置 | |
CN102980739B (zh) | 基于四象限探测器的脉冲气体激光器腔内流场测量装置 | |
CN110456369A (zh) | 飞行时间传感系统及其测距方法 | |
CN104849244B (zh) | 一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量方法及系统 | |
CN108828537A (zh) | 一种激光测高仪综合测试系统及其综合测试方法 | |
CN106644408B (zh) | 同步扫描条纹相机时间分辨力测量装置及方法 | |
Hugenholtz et al. | Pulse radar technique for reflectometry on thermonuclear plasmas | |
CN100397061C (zh) | 多波段脉冲激光模拟发射器 | |
CN103542942A (zh) | 一种多路单脉冲激光参数的分时测量方法及装置 | |
CN114089319B (zh) | 一种vcsel器件的纳秒级liv测试系统及方法 | |
CN102841097B (zh) | 基于高精度复位技术的损伤阈值测量方法及测量装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200414 Termination date: 20201211 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |