CN112414561A - 一种基于比色法的高温高速测温仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于比色法的高温高速测温仪，包括：光学部分和电学部分，指示激光器发出的可见激光，经激光扩束准直镜、双色反射镜后，经光学镜头聚焦到目标测试点，目标测试点发出的近红外辐射，经光学镜头变成平行光，透过双色反射镜均分成两部分，分别透过窄带滤光片一和二以及聚焦透镜三和四，汇聚到光电探测器一和二，转换成电信号，再分别经过前置放大电路一和二以及峰值保持电路一和二，然后经AD采集一和二，由上位机采集，经计算，得到测试点的温度。本发明提供了一种基于比色法的高温高速测温仪，可对500℃‑5000℃的温度，进行ns级时间响应的非接触测试，具有使用安全及使用寿命长等优点，和灵敏度高，测温范围大等特点。
Description
技术领域
本发明涉及测温技术领域，更具体的说是涉及一种基于比色法的高温高速测温仪。
背景技术
在金属冶炼、陶瓷烧制等领域，高效精准地测量和监测生产过程中产品表面的温度，是保证产品质量的重要环节之一；在发动机领域，特别是航空发动机领域，为了保证发动机本身性能的稳定性和提高其使用寿命，需要对高速运转的轮叶温度进行精准的测试；在科学研究领域，航天飞机进入大气层的温度特性，超高速目标风洞研究过程中的温度特性、新工艺、新材料的研发等过程中的温度测试与控制，这些都离不开对高温的非接触高速测试，实时精确反应测试点的温度特性。
目前市场上的测温设备主要有三类，热电偶式测温、示温漆测温(温敏漆)和辐射测温。热电偶式接触测温以热电偶和半导体IC温度传感芯片为主，其优点是精度比较高，能够真实反应待测目标的真实温度。其缺点是使用时需要深埋和连线，只适合于静止或者缓慢运动目标的温度测试，同时，对电磁环境敏感，很容易被电磁干扰，用在工业上，需要采取复杂的屏蔽等多种抗干扰手段，再者对使用环境要求较严，在高温下易发生化学腐蚀。示温漆是一种涂敷在待测物体表面，且其颜色随温度的变化而改变，通过对颜色的变化来判读物体表面温度及其分布的功能涂料。这种测温方式属于非侵入式，不需要测试引线，不会对试验件造成破坏，不会对目标温度场产生干扰，可用于恶劣环境下测量，不破坏被测件的结构和工作状态，不影响被测试件的启动和传热特性，对较高速度旋转结构和复杂构件的壁面温度以及显示大面积分布有独到之处，使用方便，成本低。其缺点是测温范围窄，所测温度低，温度分辨精度低，用完即废，属于易耗品，不适合用于μs级及以下温度的时间分辨。辐射测温是目前应用比较多的测温方式，早期以单色测温为主，比如，发明专利201610075180.9公布了一种便携式光纤辐射测温仪，该辐射测温仪可工作在0.4μm～2.5μm，采用单色辐射，进行温度的反演。发明专利201310593874.8和201410813586.3公布了一种单波长测温系统，该系统可对高温进行瞬时测量。这些专利，都认为材料的发射率是常量，不随温度和状态的变化而变，这对目标温度不太高的条件下，对测试结果的影响不大，但是对于高温情况，特别是固液状态转变或者表面有无氧化层情况，材料发射率对测试结果的影响不可忽略。随着人们对发射率影响测试结果的认识越来越深入，发展了比色测温。比如发明专利201210053318.7公布了基于光纤分束器传感的红外比色发射光谱层析方法，该方法通过多组红外光纤束平面阵列采集待测目标多个方向的红外双波长信息。该方法可以实现温度分布的测试，缺点是结构复杂，空间分辨率不高，同时也没有对所采用的具体波段予以约束。发明专利201410561766.7公布了一种基于比色法的光纤辐射测温仪，该测温仪虽然能够实现晶体炉热场的测量，但是采用硅基光电二极管(工作在400-1100nm)和InGaAs基光电二极管(工作在800～1700nm)，没有采用滤光片进行光谱限制，同时两个波段相差较大，目标发射率的影响不可忽略，将给测试结果带来影响，同时，工作在可见光波段，周围环境自然光将对测试结果产生很大影响。
德国KLEIBER的产品KMGA740和IGA740高速光纤红外测温仪，分别工作在2.0～2.5μm和1.58～2.2μm，可实现350～3500℃(分段)和200～2500℃(分段)范围的温度测试。工作在1.58μm，可能采用InGaAs基光电探测器，而大于2.0μm波段的探测，探测器较多，无法猜测。
上述的测温设备和方法，都在各种特定范围内，满足各种需求，但是受限于器件参数和结构特性，其响应速度最高为μs量级，无法实现ns量级的高温测试。
因此，如何提供一种具有响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点且灵敏度高，测温范围大的超高温测温仪是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于比色法的高温高速测温仪，其目的在于提供一种具有响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点且灵敏度高，测温范围大的超高温测温仪。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于比色法的高温高速测温仪，包括：光学部分和电路部分；
其中，所述光学部分包括：指示光激光器、激光扩束准直镜、双色反射镜、光学镜头、双色分光镜、窄带滤光片一、聚焦透镜三、窄带滤光片二和聚焦透镜四；
所述指示激光器发出的可见激光，经所述激光扩束准直镜扩束准直，变成平行光后经所述双色反射镜反射后，经所述光学镜头聚焦到目标测试点，实现所述目标测试点的指示；所述目标测试点发出的近红外辐射，经所述光学镜头变成平行光后，透过所述双色反射镜，经所述双色分光镜均分成两部分，一部分经过所述窄带滤光片一滤波，由所述聚焦透镜三汇聚，另一部分经过所述窄带滤光片二滤波，由所述聚焦透镜四汇聚；
所述电路部分包括：光电探测器一、光电探测器二、前置放大电路一、前置放大电路二、峰值保持电路一、峰值保持电路二、AD采集一、AD采集二和上位机；
所述聚焦透镜三与所述光电探测器一相连，所述聚焦透镜四和所述光电探测器二相连，所述光电探测器一、所述前置放大电路一、所述峰值保持电路一、所述AD采集一依次电连接；所述光电探测器二、所述前置放大电路二、所述峰值保持电路二、所述AD采集二依次电连接；所述AD采集一和所述AD采集二均与所述上位机电连接；
所述聚焦透镜三、所述聚焦透镜四，分别将经过所述窄带滤光片一和所述窄带滤光片二滤波的光信号，聚焦到所述光电探测器一和所述光电探测器二，进行光电转换，转换成电信号，再分别经过所述前置放大电路一和所述前置放大电路二进行信号放大后，由所述峰值保持电路一和所述峰值保持电路二进行信号的脉冲展宽，然后经所述AD采集一和所述AD采集二，进行模数转换，由所述上位机采集。
优选的，所述指示光激光器工作在可见光波段，系统所述高温高速测温仪工作在800-1700nm的近红外波段。
采用上述技术方案的有益效果为：采用800-1700nm的近红外波段，可使本发明受环境自然光、灯光或者等离子体的影响减小，热辐射谱较纯净。
优选的，所述双色反射镜对所述指示光激光器发出的可见激光45°反射，而对所述目标测试点发出的近红外波段45°透射。
采用上述技术方案的有益效果为：既可以避免指示激光器发出的可见光照射到待测试目标点，又可以增大目标点辐射近红外波段的透过率，提高系统的测试灵敏度。
优选的，所述窄带滤光片一和所述窄带滤光片二工作在近红外波段，且窄带滤光片一和所述窄带滤光片二具有不同的透射中心波长，且中心波长相差50nm以上。
需要说明的是：根据普朗克辐射定律和黑体辐射的特点，在波段相差不大的情况下，两波段的发射率可以近似认为相同，所以窄带滤光片一和所述窄带滤光片二具有不同的透射中心波长，同时中心波长不能相差太小，如果那样，黑体发射在两个波段相同，无法实现比色，但也不能相差太大，差的越大，测试的精度越低，因此，将中心波长设置为50nm以上。
优选的，所述双色分光镜，其透反特性为反射光包含所述窄带滤光片一的所有波段，透射光包含所述窄带滤光片一的所有波段；
其中，所述双色分光镜反射的反射光通过反射镜反射至所述窄带滤光片一上。
优选的，所述光学镜头包括至少镜组一、镜组二和光阑，所述镜组一和所述镜组二均至少包括一片透镜；
所述镜组一将所述目标测试点发出的辐射聚焦到所述镜组二的焦点处，经所述镜组二变成平行光，所述光阑设置在所述镜组二的焦点处，所述光阑与所述镜组二固定连接，所述镜组一与所述光阑螺纹连接，通过旋转螺纹实现调焦。
优选的，所述光电探测器一与所述光电探测器二均为InGaAs基APD或者PIN光电二极管，且所述光电探测器一与所述光电探测器二按照系统的响应时间要求，均能够实现ns级或者ps级上升沿响应。
优选的，所述前置放大器一和所述前置放大器二具有相同的电特性参数，且具有相应ns量级或者ps量级窄脉冲信号的特性。
优选的，所述峰值保持电路一和所述峰值保持电路二具有相同的电特性参数，具有相同的电特性参数，且能够实现ns级或者ps级信号无失真或者低失真地展宽到μs量级，输出信号与原始信号具有良好的线性度。
需要说明的是：所述AD采集一与所述AD采集二，且其核心芯片采用的均是8位或者以上的AD采样芯片。
所述电路部分还包括：下位机、显示器和显示组件；所述上位机与显示组件电连接，且所述上位机、下位机与所述显示器依次电连接；
所述上位机根据采集到的电信号，计算目标测试点的温度，经所述显示组件显示，同时将相关信息传递给所述下位机和所述显示器，进行显示和存储。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种基于比色法的高温高速测温仪，具有响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点且灵敏度高，测温范围大。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于比色法的高温高速测温仪，根据黑体的辐射特性，本发明可对500℃-5000℃的温度，进行ns级时间响应的非接触测试，具有响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点且灵敏度高，测温范围大。
本发明的技术效果在于：
(1)本发明选用800～1700nm波段，该波段恰好避开了室内照明灯光的辐射，同时太阳光和等离子体等在这段的含量较低，噪声小，信号较，测试精度高；
(2)在测温仪的前半部分，指示光和目标辐射的近红外信号光共光路，同时使用焦距可调的镜头，既可以实现不同测试距离的调整，也可以实现对目标测试点的位置进行有效调节，便于应用；
(3)通过双色反射镜对光线进行初步筛选后(滤除探测器响应而窄带滤光片无法滤除的光波段)，然后通过分光系统的输出端与两个光电探测器的输入端之间均设置的两片中心波长不同的滤波片再次筛选，从而达到保留中心波段、滤掉其它干扰波段的效果，提高了鲁棒性；
(4)采用具有高速相应的探测器、前置放大器和峰值保持电路，保证了系统工作的高速性；
(5)从光电探测器开始，直到AD采集部分，采用两路完全相同的电路及处理，保证了信号的稳定性和可控性，便于实现精度的控制；
(6)电路系统高度集成化，仪器体积较小，便携性高，可以于各种环境中使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的结构示意图；
图2附图为本发明提供的光学镜头的结构示意图；
其中，光学部分100、光学镜头101、激光扩束准直镜102、指示光激光器103、双色反射镜104、双色分光镜105、反射镜106、窄带滤光片一171、聚焦透镜三181、窄带滤光片二172、聚焦透镜四182、电路部分200、光电探测器一211、光电探测器二212、前置放大电路一221、前置放大电路二222、峰值保持电路一231、峰值保持电路二232、AD采集一241、AD采集二242、上位机205、显示组件206、下位机207、显示器208、镜组一1011、光阑1012、镜组二1013。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种基于比色法的高温高速测温仪，包括：光学部分100和电路部分200，如图1所示；
其中，光学部分100包括：指示光激光器103、激光扩束准直镜102、双色反射镜104、光学镜头101、双色分光镜105、反射镜106、窄带滤光片一171、聚焦透镜三181、窄带滤光片二172和聚焦透镜四182、光电探测器一211、光电探测器二212、前置放大电路一221、前置放大电路二222、峰值保持电路一231、峰值保持电路二232、AD采集一241、AD采集二242和上位机205；
指示激光器103发出的可见激光，经激光扩束准直镜102扩束准直，变成平行光后经双色反射镜104反射后，经光学镜头101聚焦到目标测试点，实现目标测试点的指示；目标测试点发出的近红外辐射，经光学镜头101变成平行光后，透过双色反射镜104，经双色分光镜105均分成两部分，一部分经过窄带滤光片一171滤波，由聚焦透镜三181汇聚，另一部分经过窄带滤光片二172滤波，由聚焦透镜四182汇聚；
电路部分200包括：光电探测器一211、光电探测器二212、前置放大电路一221、前置放大电路二222、峰值保持电路一231、峰值保持电路二232、AD采集一241、AD采集二242和上位机205；
聚焦透镜三181与光电探测器一211相连，聚焦透镜四182和光电探测器二212相连，光电探测器一211、前置放大电路一221、峰值保持电路一231、AD采集一241依次电连接；光电探测器二212、前置放大电路二222、峰值保持电路二232、AD采集二242依次电连接；AD采集一241和AD采集二242均与上位机205电连接；
聚焦透镜三181、聚焦透镜四182，分别将经过窄带滤光片一171和窄带滤光片二172滤波的光信号，聚焦到光电探测器一211和光电探测器二212，进行光电转换，转换成电信号，再分别经过前置放大电路一221和前置放大电路二222进行信号放大后，由峰值保持电路一231和峰值保持电路二232进行信号的脉冲展宽，然后经AD采集一241和AD采集二242，进行模数转换，由上位机205采集。
为了进一步优化上述技术方案，指示光激光器103工作在可见光波段，高温高速测温仪工作在800-1700nm的近红外波段。
为了进一步优化上述技术方案，双色反射镜104对指示光激光器103发出的可见激光45°反射，而对目标测试点发出的近红外波段45°透射。
为了进一步优化上述技术方案，窄带滤光片一171和窄带滤光片二172工作在近红外波段，且窄带滤光片一171和窄带滤光片二172具有不同的透射中心波长，且中心波长相差50nm以上。
为了进一步优化上述技术方案，双色分光镜105，其透反特性为反射光包含窄带滤光片一171的所有波段，透射光包含窄带滤光片一171的所有波段；
其中，双色分光镜105反射的反射光通过反射镜106反射至窄带滤光片一171上。
为了进一步优化上述技术方案，如图2所示，光学镜头101包括至少镜组一1011、镜组二1013和光阑1012，镜组一1011和镜组二1013均至少包括一片透镜；
镜组一1011将目标测试点发出的辐射聚焦到镜组二1013的焦点处，经镜组二1013变成平行光，光阑1012设置在镜组二1013的焦点处，光阑1012与镜组二1013固定连接，镜组一1011与光阑1012螺纹连接，通过旋转螺纹，可以实现调焦。
为了进一步优化上述技术方案，光电探测器一211与光电探测器二212均为InGaAs基APD或者PIN光电二极管，且光电探测器一211与光电探测器二212按照系统的响应时间要求，均能够实现ns级或者ps级上升沿响应。
为了进一步优化上述技术方案，前置放大器一221和前置放大器二222具有相同的电特性参数，且具有相应ns量级或者ps量级窄脉冲信号的特性。
为了进一步优化上述技术方案，峰值保持电路一231和峰值保持电路二232具有相同的电特性参数，具有相同的电特性参数，且能够实现ns级或者ps级信号无失真或者低失真地展宽到μs量级，输出信号与原始信号具有良好的线性度。
需要进一步说明的是：AD采集一241与AD采集二242采用的均是8位或者以上的AD采样芯片。
电路部分200还包括：下位机207、显示器208和显示组件206；
上位机205与显示组件206电连接，且上位机205、下位机207与显示器208依次电连接。
上位机205根据采集到的电信号，计算目标测试点的温度，经显示组件206显示，同时将相关信息传递给下位机207和显示器208，进行显示和存储。
本发明提供了一种基于比色法的高温高速测温仪，可对500℃-5000℃的温度，进行ns级时间响应的非接触测试，具有使用安全及使用寿命长等优点，和灵敏度高，测温范围大等特点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种基于比色法的高温高速测温仪，其特征在于，包括：光学部分(100)和电路部分(200)；
其中，所述光学部分(100)包括：指示光激光器(103)、激光扩束准直镜(102)、双色反射镜(104)、光学镜头(101)、双色分光镜(105)、窄带滤光片一(171)、聚焦透镜三(181)、窄带滤光片二(172)和聚焦透镜四(182)；
所述指示激光器(103)发出的可见激光，经所述激光扩束准直镜(102)扩束准直，变成平行光后经所述双色反射镜(104)反射，经所述光学镜头(101)聚焦到目标测试点；所述目标测试点发出的近红外辐射，经所述光学镜头(101)变成平行光后，透过所述双色反射镜(104)，经所述双色分光镜(105)均分成两部分，一部分经过所述窄带滤光片一(171)滤波，由所述聚焦透镜三(181)汇聚，另一部分经过所述窄带滤光片二(172)滤波，由所述聚焦透镜四(182)汇聚；
所述电路部分(200)包括：光电探测器一(211)、光电探测器二(212)、前置放大电路一(221)、前置放大电路二(222)、峰值保持电路一(231)、峰值保持电路二(232)、AD采集一(241)、AD采集二(242)和上位机(205)；
所述聚焦透镜三(181)与所述光电探测器一(211)相连，所述聚焦透镜四(182)和所述光电探测器二(212)相连，所述光电探测器一(211)、所述前置放大电路一(221)、所述峰值保持电路一(231)、所述AD采集一(241)依次电连接；所述光电探测器二(212)、所述前置放大电路二(222)、所述峰值保持电路二(232)、所述AD采集二(242)依次电连接；所述AD采集一(241)和所述AD采集二(242)均与所述上位机(205)电连接；
所述聚焦透镜三(181)、所述聚焦透镜四(182)，分别将经过所述窄带滤光片一(171)和所述窄带滤光片二(172)滤波的光信号，聚焦到所述光电探测器一(211)和所述光电探测器二(212)，进行光电转换，转换成电信号，再分别经过所述前置放大电路一(221)和所述前置放大电路二(222)进行信号放大后，由所述峰值保持电路一(231)和所述峰值保持电路二(232)进行信号的脉冲展宽，然后经所述AD采集一(241)和所述AD采集二(242)，进行模数转换，由所述上位机(205)采集。
2.根据权利要求1所述的一种基于比色法的高温高速测温仪，其特征在于，所述指示光激光器(103)工作在可见光波段，所述高温高速测温仪工作在800-1700nm的近红外波段。
3.根据权利要求1所述的一种基于比色法的高温高速测温仪，其特征在于，所述双色反射镜(104)对所述指示光激光器(103)发出的可见激光45°反射，而对所述目标测试点发出的近红外波段45°透射。
4.根据权利要求1所述的一种基于比色法的高温高速测温仪，其特征在于，所述窄带滤光片一(171)和所述窄带滤光片二(172)工作在近红外波段，且窄带滤光片一(171)和所述窄带滤光片二(172)具有不同的透射中心波长，且中心波长相差50nm以上。
5.根据权利要求1所述的一种基于比色法的高温高速测温仪，其特征在于，所述双色分光镜(105)，其透反特性为反射光包含所述窄带滤光片一(171)的所有波段，透射光包含所述窄带滤光片二(172)的所有波段；
其中，所述双色分光镜(105)反射的反射光通过反射镜(106)反射至所述窄带滤光片一(171)上。
6.根据权利要求1所述的一种基于比色法的高温高速测温仪，其特征在于，所述光学镜头(101)包括至少镜组一(1011)、镜组二(1013)和光阑(1012)，所述镜组一(1011)和所述镜组二(1013)均至少包括一片透镜；
所述镜组一(1011)将所述目标测试点发出的辐射聚焦到所述镜组二(1013)的焦点处，经所述镜组二(1013)变成平行光，所述光阑(1012)设置在所述镜组二(1013)的焦点处，所述光阑(1012)与所述镜组二(1013)固定连接，所述镜组一(1011)与所述光阑(1012)螺纹连接，通过旋转螺纹实现调焦。
7.根据权利要求1所述的一种基于比色法的高温高速测温仪，其特征在于，所述光电探测器一(211)与所述光电探测器二(212)均为InGaAs基APD或者PIN光电二极管，且所述光电探测器一(211)与所述光电探测器二(212)按照系统的响应时间要求，均能够实现ns级或者ps级上升沿响应。
8.根据权利要求1所述的一种基于比色法的高温高速测温仪，其特征在于，所述前置放大器一(221)和所述前置放大器二(222)具有相同的电特性参数，且具有相应ns量级或者ps量级窄脉冲信号的特性。
9.根据权利要求1所述的一种基于比色法的高温高速测温仪，其特征在于，所述峰值保持电路一(231)和所述峰值保持电路二(232)具有相同的电特性参数，且能够实现ns级或者ps级信号无失真或者低失真地展宽到μs量级，输出信号与原始信号具有良好的线性度。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113063501A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-02 | 华中科技大学 | 一种基于双光电探测器的热辐射诊断系统和方法 |
| CN114235166A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-03-25 | 杭州微影软件有限公司 | 比色红外热像仪 |
| CN114509166A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-17 | 重庆大学 | 一种高瞬态高温等离子体测温系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101943604A (zh) * | 2009-09-30 | 2011-01-12 | 卢家金 | 测温成像系统及其测量方法 |
| CN110161041A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-08-23 | 长春理工大学 | 一种在线监测激光损伤时刻的测试装置 |
| CN111272285A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-06-12 | 长春理工大学 | 一种高速实时响应的偏振态测量分析仪 |
| CN111595447A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-08-28 | 苏州弘皓光电科技有限公司 | 一种工业炉内温度及光谱连续测量装置和测量方法 |
-
2020
- 2020-09-22 CN CN202011004422.8A patent/CN112414561A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101943604A (zh) * | 2009-09-30 | 2011-01-12 | 卢家金 | 测温成像系统及其测量方法 |
| CN110161041A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-08-23 | 长春理工大学 | 一种在线监测激光损伤时刻的测试装置 |
| CN111595447A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-08-28 | 苏州弘皓光电科技有限公司 | 一种工业炉内温度及光谱连续测量装置和测量方法 |
| CN111272285A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-06-12 | 长春理工大学 | 一种高速实时响应的偏振态测量分析仪 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113063501A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-02 | 华中科技大学 | 一种基于双光电探测器的热辐射诊断系统和方法 |
| CN114509166A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-17 | 重庆大学 | 一种高瞬态高温等离子体测温系统 |
| CN114509166B (zh) * | 2022-01-27 | 2024-02-23 | 重庆大学 | 一种高瞬态高温等离子体测温系统 |
| CN114235166A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-03-25 | 杭州微影软件有限公司 | 比色红外热像仪 |
| CN114235166B (zh) * | 2022-02-25 | 2022-06-28 | 杭州微影软件有限公司 | 比色红外热像仪 |
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