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专利号: 201710233057X
申请人: 东北林业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.多光谱线温真温测量装置,其特征在于,所述多光谱线温真温测量装置包括狭缝(T)、主物镜(L1)、45°半透半反镜(FS)、准直物镜(L2)、组合分光棱镜(P)、暗箱物镜(L3)、反射镜(M)、目镜(L4)、以及多个S4111-16Q探测器阵列(A);

所述狭缝(T)设置于待测线温的位置处,以使光源发出的光透过所述狭缝(T)入射至所述主物镜(L1);所述45°半透半反镜(FS)设于所述主物镜(L1)与所述准直物镜(L2)之间,使得从所述主物镜(L1)出射的光束经过所述45°半透半反镜(FS)后分为两部分光束:一部分光束被所述45°半透半反镜(FS)反射至所述目镜(L4);另一部分光束透过所述45°半透半反镜(FS)后入射至所述准直物镜(L2),经过所述准直物镜(L2)后成为平行光束;

从所述准直物镜(L2)出射的平行光束经过所述组合分光棱镜(P)后按波长分为多个单波长平行光束,其中,从所述组合分光棱镜(P)出射的各单波长平行光束之间的波长互不相同、且出射角度互不相同;

从所述组合分光棱镜(P)出射的多个单波长平行光束经所述暗箱物镜(L3)聚焦后,再经反射镜(M)反射后分别由多个S4111-16Q探测器阵列(A)接收,其中,每个S4111-16Q探测器阵列(A)为16单元光电探测器,且每个S4111-16Q探测器阵列(A)对应接收所述多个单波长平行光束中的其中一束;

其中,针对所述多个S4111-16Q探测器阵列(A)中的每一个,该S4111-16Q探测器阵列(A)所接收到的单波长平行光束的光斑为条型光斑,该条形光斑投影到该S4111-16Q探测器阵列的16个光电探测器单元,该S4111-16Q探测器阵列(A)的16个光电探测器单元依次接收对应位置的光强值。

2.根据权利要求1所述的多光谱线温真温测量装置,其特征在于,所述组合分光棱镜(P)包括第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜;

其中,所述第一棱镜的入射面作为所述组合分光棱镜(P)的入射面,所述第一棱镜的出射面与所述第二棱镜的入射面紧密连接在一起,所述第二棱镜的出射面与所述第三棱镜的入射面紧密连接在一起。

3.根据权利要求1或2所述的多光谱线温真温测量装置,其特征在于:

所述主物镜(L1)的焦距为200mm,所述准直物镜的焦距为200mm,所述暗箱物镜的焦距为400mm。

4.根据权利要求1或2所述的多光谱线温真温测量装置,其特征在于,

所述狭缝(T)与所述主物镜(L1)之间的距离=200mm,所述主物镜(L1)与所述45°半透半反镜(FS)之间的距离=200mm,所述主物镜(L1)与所述准直物镜(L2)之间的距离=

400mm,所述45°半透半反镜(FS)与所述目镜(L4)之间的距离=200mm,所述准直物镜(L2)与所述组合分光棱镜(P)之间的光轴夹角为5°,所述组合分光棱镜(P)与所述暗箱物镜(L3)之间的光轴夹角在5°-10°范围内(不同波长色散角度不同),所述所述暗箱物镜(L3)与所述反射镜(M)之间的距离为400mm,所述反射镜(M)与多个S4111-16Q探测器阵列(A)之间的距离为100mm。

5.根据权利要求1或2所述的多光谱线温真温测量装置,其特征在于,所述多个S4111-

16Q探测器阵列(A)的数据采集电路包括电源电路、放大电路、电压跟随电路以及滤波电路。

6.根据权利要求5所述的多光谱线温真温测量装置,其特征在于,所述电源电路包括插接头(Header 3)、桥电路(Bridge 1)、第二四电容(C24)、第二五电容(C25)、第二六电容(C26)、第二七电容(C27)、第二九电容(C29)、第三十电容(C30)、第三一电容(C31)、第三二电容(C32)、第一三端稳压集成电路IC芯片(LM7812CT)和第二三端稳压集成电路IC芯片(LM7912CT);所述桥电路(Bridge 1)由4个二极管首尾连接而成,其四个连接点作为所述桥电路(Bridge 1)的4个引脚;

所述插接头(Header 3)的3脚接地;所述插接头(Header 3)的1脚连接所述桥电路(Bridge 1)的2引脚,所述插接头(Header 3)的2脚连接所述桥电路(Bridge 1)的4引脚;

所述桥电路(Bridge 1)的1引脚连接所述第二四电容(C24)的正极,所述第二四电容(C24)的负极连接所述第二五电容(C25)的正极并接地,所述第二五电容(C25)的负极连接所述桥电路(Bridge 1)的3引脚;所述第二九电容(C29)并联于所述第二四电容(C24)两端,而所述第三十电容(C30)并联于所述第二五电容(C25)两端;

所述第二四电容(C24)的正极还连接所述第一三端稳压集成电路IC芯片(LM7812CT)的

1脚,所述第一三端稳压集成电路IC芯片(LM7812CT)的2脚接地,所述第一三端稳压集成电路IC芯片(LM7812CT)的3脚连接所述第二六电容(C26)的正极,所述第二六电容(C26)的负极连接所述第二七电容(C27)的正极并接地,所述第二七电容(C27)的负极连接所述第二三端稳压集成电路IC芯片(LM7912CT)的3脚;所述第二三端稳压集成电路IC芯片(LM7912CT)的2脚连接所述第二五电容(C25)的负极,所述第二三端稳压集成电路IC芯片(LM7912CT)的

1脚接地;所述第三一电容(C31)并联于所述第二六电容(C26)两端,而所述第三二电容(C32)并联于所述第二七电容(C27)两端;所述第二六电容(C26)的正极作为电源电压正端子(+VCC),而所述第二七电容(C27)的负极作为电源电压负端子(-VCC)。

7.根据权利要求5或6所述的多光谱线温真温测量装置,其特征在于,所述放大电路包括

第一三电阻(R1-3)、第一三电容(C1-3)、第一一电阻(R1-1)、第一一电容(C1-1)、第一一可变电阻器(RT1-1)、第一二电阻(R1-2)、第一二电容(C1-2)、第一运放芯片(AD820AN)、第一二可变电阻器(RT1-2)、第一五电容(C1-5)、第一五电阻(R1-5)、第一四电容(C1-4)、第一四电阻(R1-4)和第二运放芯片(OP07CP);

所述第一三电阻(R1-3)的一端、第一三电容(C1-3)的一端和第一一可变电阻器(RT1-

1)的调节端均连接至所述第一运放芯片(AD820AN)的4脚,所述第一三电阻(R1-3)的另一端连接电源电压负端子(-VCC),所述第一三电容(C1-3)的另一端接地,所述第一一可变电阻器(RT1-1)的第一固定端连接至所述第一运放芯片(AD820AN)的1脚,而所述第一一可变电阻器(RT1-1)的第二固定端连接至所述第一运放芯片(AD820AN)的5脚;

所述第一运放芯片(AD820AN)的3脚接地,8脚空置;

所述第一一电阻(R1-1)和所述第一一电容(C1-1)并联连接于所述第一运放芯片(AD820AN)的2脚和6脚之间;

所述第一运放芯片(AD820AN)的7脚经由所述第一二电容(C1-2)后接地,所述第一二电阻(R1-2)连接于电源电压正端子(+VCC)与所述第一运放芯片(AD820AN)的7脚之间;

所述第一运放芯片(AD820AN)的6脚连接至所述第二运放芯片(OP07CP)的3脚,所述第二运放芯片(OP07CP)的4脚与所述第一五电容(C1-5)的负极、所述第一五电阻(R1-5)的一端相连接,所述第一五电容(C1-5)的正极接地,而所述第一五电阻(R1-5)的另一端连接至电源电压负端子(-VCC);

所述第二运放芯片(OP07CP)的5脚空置,6脚和2脚相连接,且6脚作为所述放大电路的输出端(opout1);

所述第一二可变电阻器(RT1-2)的第一固定端和第二固定端分别连接所述第二运放芯片(OP07CP)的1脚和8脚,所述第一二可变电阻器(RT1-2)的调节端连接至所述第二运放芯片(OP07CP)的7脚;所述第二运放芯片(OP07CP)的7脚还连接所述第一四电容(C1-4)的正极与所述第一四电阻(R1-4)的一端,所述第一四电容(C1-4)的负极接地,而所述第一四电阻(R1-4)的另一端连接至电源电压正端子(+VCC)。

8.根据权利要求5-7所述的多光谱线温真温测量装置,其特征在于,所述电压跟随电路包括跟随电路电阻(Ro1)和跟随电路电容(Co1);

其中,所述跟随电路电阻(Ro1)的一端连接所述放大电路的输出端(opout1),而另一端作为所述电压跟随电路的输出端(out1);所述跟随电路电容(Co1)连接于所述跟随电路电阻(Ro1)的所述另一端和地之间。

9.多光谱线温真温测量方法,其特征在于,所述多光谱线温真温测量方法包括:

将狭缝(T)设置于待测线温的位置处,使得光源发出的光透过所述狭缝(T)后经所述主物镜(L1)缩束,再经45°半透半反镜(FS)分为两部分光束:一部分光束被所述45°半透半反镜(FS)反射后用于观察所述待测线温的位置处的放大虚像;另一部分光束透过所述45°半透半反镜(FS)后由所述准直物镜(L2)进行准直后成为平行光束;

通过所述组合分光棱镜(P)对从所述准直物镜(L2)出射的平行光束按照波长进行分光,以获得从所述组合分光棱镜(P)出射的多个单波长平行光束,其中,从所述组合分光棱镜(P)出射的各单波长平行光束之间的波长互不相同、且出射角度互不相同;

从所述组合分光棱镜(P)出射的多个单波长平行光束经所述暗箱物镜(L3)聚焦后,再经反射镜(M)反射后分别通过多个S4111-16Q探测器阵列(A)接收,其中,每个S4111-16Q探测器阵列(A)为16单元光电探测器,且每个S4111-16Q探测器阵列(A)对应接收所述多个单波长平行光束中的其中一束;

其中,针对所述多个S4111-16Q探测器阵列(A)中的每一个,该S4111-16Q探测器阵列(A)所接收到的单波长平行光束的光斑为条型光斑,该条形光斑投影到该S4111-16Q探测器阵列的16个光电探测器单元,该S4111-16Q探测器阵列(A)的16个光电探测器单元依次接收对应位置的光强值。