专利名称：一种实时全息法实现温度场实时检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学检测装置，特别是一种实时全息法实现温度场实时检测装置，属于光学技术领域。
背景技术：
实时全息干涉计量术简称实时法，具有实时、全场、灵敏、非接触、非破坏、精确度高等特点。可用于无损检测与评估、流场分析、燃烧分析等离子体诊断、固体的应力，应变分析、振动分析等。采用闭路电视系统，还可以将全息干涉条纹实时地输人到电视接收系统中，不仅可在电视屏上方便地观察条纹及其变化，而且可配台计算机图象处理系统进行快速数据处理。但是，目前实时全息干涉对温度场的测量装置结构复杂，而且每次测量都要重新 用全息干板记录原物光场。在拍摄全息图时，需要很高的稳定性，而且拍摄过程需要完全黑暗的环境，所以记录过程相当的繁琐以及复杂，同时一段时间之后光路就不能再用，在用实时全息法测量物体温度场时，任何一个光学元件波长级别的移动都将导致装置本身就出现干涉条纹，而使实验失败而需要重新开始实验，而且实验中拍摄全息图的过程十分的繁琐复杂，同时，一段时间之后光路也将不能再用，实验室中光学元件在固定时都采用不完全固定，具有一定的缝隙，所以随着时间的流逝，光学元件发生微小位移在所难免，而且波长级别的移动很难主动恢复。
发明内容本实用新型提供一种实时全息法实现温度场实时检测装置，其目的是增加实时全息测量温度场的稳定性，降低装置对稳定性以及完全黑暗条件的要求，使得装置可以重复并且对不同对象进行反复实验，不用每次测量温度场时都需要重新搭光路并且要重新拍摄全息图。本实用新型包括激光器I、分束镜2、全反镜I 3、扩束镜I 4、扩束镜II 7、准直透镜I 5、准直透镜II 8、全反镜II 6、温度场检测腔9、全息干板10、摄像机11和五维调节架13 ；其中激光器I射出的激光经过分束镜2后分成物光和参考光两束，参考光经过全反镜II 6的反射后，再经过扩束镜II 7的扩束以及准直透镜II 8的准直之后，形成平行光，直接照射到全息干板10上，在全息干板10后方，参考光光轴上放置摄像机11 ;另一路物光经过全反镜I 3反射后，再经过扩束镜I 4的扩束以及准直透镜I 5的准直之后形成平行光，平行光经过温度场检测腔9之后，垂直照射到全息干板10上，全息干板10上带有“空场”全息图，五维调节架13用于还原带有“空场”全息图的全息干板10的精确位置并将之固定，各元件无缝固定在一平面上。本实用新型中所述物光光路的光程与参考光光路的光程相等。本实用新型中所述整套固定后装置可以用固定外壳12封装。[0009]本实用新型中所述扩束镜II 7到准直透镜II 8的距离为扩束镜II 7和准直透镜II 8的焦距之和，扩束镜I 4到准直透镜I 5的距离为扩束镜I 4和准直透镜I 5的焦距之和。本实用新型中“空场”全息图的制作是在按要求搭好光路之后将所有光学元件进行无缝固定，固定之后在黑暗的环境中进行全息图的拍摄，此时拍摄的全息图为“空场”全息，全息干板上的“空场”全息图进行显影定影等化学过程后，将全息干板10放回光路中，然后用五维调节架13进行精细调节并固定，使得全息干板10回到原来拍摄时的位置，然后可以用固定外壳12对整套装置进行封装，封装过程中内部所有光学元件的相对位置不能发生移动。封装之后可以将待测的对象(如烟头，酒精度火焰，高速燃烧的物质等)放入温度场检测腔9内，此时参考光照射到全息干板10上，在高速摄像机11处会形成原来拍摄的物光场，而放入检测对象的新的物光场也在高速摄像机11处形成，两个物光场将发生干涉，新物光场(即温度场)信息将通过干涉条纹得到反映，并由摄像机11进行记录。 本实用新型的优点及效果I、装置稳定性大大提高，由于本实用新型采用无缝固定的方法，因此在没有外力的作用下，装置在相当长的时间内不会发生位移；2、减低了实用对环境的要求，由于本实用新型将所有光学元件都固定在同一整体上，所以有效的降低了外界振动对装置的影响；3、节约了整体的成本，采用本实用新型之后，不需要每次测量都消耗一张甚至多张全息干板；4、方便了实验测量，采用本实用新型之后，可以反复的对不同物体的温度场进行测量，不需要每次测量都重新搭建装置；5、节省了实验时间，采用本实用新型之后，每次测量物体的温度场时，直接将被测物体放入温度检测腔内即可，而以往实用实时全息测量温度场时，往往第一天搭建光路之后需要等待光学元件稳定，第二天才开始拍摄全息图。
图I为本实用新型温度场实时检测装置结构俯视示意图；图2为本实用新型温度检测腔结构示意图；图中I是激光器，2是分束镜，3是全反镜I，4是扩束镜I，5是准直透镜I，6是全反镜Π，7是扩束镜11，8是准直透镜11，9是温度场检测腔，10是全息干板，11是摄像机，12是固定外壳，13是五维调节架。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型保护范围不局限于所述内容。本实用新型装置包括激光器I、分束镜2、全反镜I 3、扩束镜I 4、扩束镜II 7、准直透镜I 5、准直透镜II 8、全反镜II 6、温度场检测腔9、全息干板10、摄像机11、固定外壳12和五维调节架13 ;其中激光器I射出的激光经过分束镜2后分成物光和参考光两束，参考光经过全反镜II 6的反射后，再经过扩束镜II 7的扩束以及准直透镜II 8的准直之后，形成平行光，直接照射到全息干板10上，在全息干板10后方，参考光光轴上放置摄像机11 ;另一路物光经过全反镜I 3反射后，再经过扩束镜I 4的扩束以及准直透镜I 5的准直之后形成平行光，平行光经过温度场检测腔9之后，垂直照射到全息干板10上，物光光路的光程与参考光光路的光程相等；全息干板10上带有“空场”全息图，五维调节架13用于还原带有“空场”全息图的全息干板10的精确位置并将之固定；将各元件无缝固定在一平面上，最后用固定外壳12封装。(见图1、2)本装置连接方式如下如图I所示，激光器I安装在装置左上角，激光器I发出的激光照射到分束镜2上，分束镜2的角度要求为将分开的两束光一束直接能照射到全反镜I 3上，另外一束能经过全反镜II 6之后直接照射到全息干板10，然后将扩束镜II 7和准直透镜II 8放入全反
镜II 6到全息干板10的光路上，其中扩束镜II 7到准直透镜II 8的距离为扩束镜II 7和准直透镜II 8的焦距之和，然后调整全反镜I 3的角度，使得经过全反镜I 3的激光能够直接反射到全息干板10的中心位置；将扩束镜I 4和准直透镜I 5放在全反镜I 3到全息干板10的光路上靠近全反镜I 3 —侧，其中扩束镜I 4到准直透镜I 5的距离为扩束镜I 4和准直透镜I 5的焦距之和，然后将温度检测腔9放入准直透镜I 5和全息干板10之间。按要求搭好光路之后将所有光学元件进行无缝固定。固定之后在黑暗的环境中进行全息图的拍摄，此时拍摄的全息图为“空场”全息。将全息干板10显影定影之后，将全息干板10放回光路中，然后用五维调节架进行调节，使得全息干板10回到原来拍摄时的位置。然后对整套装置进行封装，封装过程中内部所有光学元件的相对位置不能发生移动。封装之后可以将待测的对象(如烟头，酒精度火焰，高速燃烧的物质等)放入温度场检测腔9内。此时参考光照射到全息干板上，在高速摄像机11处会形成原来拍摄的物光场，而放入检测对象的新的物光场也在高速摄像机11处形成，两个物光场将发生干涉。新物光场(即温度场)信息将通过干涉条纹得到反映，并由摄像机11进行记录。
权利要求1.一种实时全息法实现温度场实时检测装置，其特征在于包括检测装置包括激光器(I)、分束镜(2)、全反镜I (3)、扩束镜I (4)、准直透镜I (5)、全反镜II (6)、扩束镜II(7)、准直透镜II (8)、温度场检测腔(9)、全息干板(10)、摄像机(11)和五维调节架(13)，其中激光器(I)射出的激光经过分束镜(2)后分成物光和参考光两束，参考光经过全反镜II (6)的反射后，再经过扩束镜II (7)的扩束以及准直透镜II (8)的准直之后，形成平行光，直接照射到全息干板(10)上，在全息干板(10)后方，参考光光轴上放置摄像机(11);另一路物光经过全反镜I (3)反射后，再经过扩束镜I (4)的扩束以及准直透镜I (5)的准直之后形成平行光，平行光经过温度场检测腔(9)之后，垂直照射到全息干板(10)上，全息干板(10)上带有“空场”全息图，五维调节架(13)用于还原带有“空场”全息图的全息干板(10)的精确位置并将之固定，各元件无缝固定在一平面上。
2.根据权利要求I所述的实时全息法实现温度场实时检测装置，其特征在于物光光路的光程与参考光光路的光程相等。
3.根据权利要求I所述的实时全息法实现温度场实时检测装置，其特征在于用固定外壳(12)封装整套固定后的元件。
4.根据权利要求I所述的实时全息法实现温度场实时检测装置，其特征在于扩束镜II (7)到准直透镜II (8)的距离为扩束镜II (7)和准直透镜II (8)的焦距之和，扩束镜I (4)到准直透镜I (5)的距离为扩束镜I (4)和准直透镜I (5)的焦距之和。
专利摘要本实用新型公开了一种实时全息法实现温度场实时检测装置，其包括激光器、分束镜、全反镜I、扩束镜I、扩束镜II、准直透镜I、准直透镜II、全反镜II、温度场检测腔、全息干板、摄像机和五维调节架，本实用新型可以增加实时全息测量温度场的稳定性，降低装置对稳定性以及完全黑暗条件的要求，且装置可以重复并且对不同对象进行反复实验，不用每次测量温度场时都需要重新搭光路并且要重新拍摄全息图。
文档编号G01J5/00GK202614382SQ201220220980
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者蒋鑫巍, 张永安 申请人:昆明理工大学