脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置及測試方法

2023-04-29 11:57:31 3

脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置及測試方法
【專利摘要】本發明涉及一種脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置及測試方法。溫度敏感塗料技術是 20 世紀 80 年代基於發光分子的熱猝滅現象發展起來的一項先進的溫度測量技術。一種脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置，其組成包括：試驗樣片（ 2 ）、連續雷射器（ 5 ）、脈衝雷射器（ 1 ）、光電倍增管（ 3 ）、數據採集系統（ 4 ），試驗樣片設置在脈衝雷射器雷射出射口的正前方，試驗樣片背向脈衝雷射器的一面噴塗溫敏塗層（ 6 ），試驗樣片在噴塗有溫敏塗料層的一側設置連續雷射器和光電倍增管，光電倍增管與數據採集系統連接。本發明應用於脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量。
【專利說明】脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置及測試方法
[0001]【技術領域】:
本發明涉及一種脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置及測試方法。
[0002]【背景技術】:
溫度敏感塗料技術是20世紀80年代基於發光分子(溫敏塗料中的活性成分)的熱猝滅現象發展起來的一項先進的溫度測量技術，通過測量發光分子受到激勵光源激發而發射出的螢光的強度或壽命來獲得溫度。溫敏塗料技術具有非接觸、空間解析度高、試驗周期短、經濟效益顯著等優點，在國內外受到了廣泛的關注和應用，發展十分迅速。
[0003]溫敏塗料是溫度敏感塗料技術的物質載體，起到溫度傳感器的作用。溫敏塗料的性能直接關係到其適用範圍和測量數據的精準度，具體性能指標包括吸收光譜、發射光譜、光降解率、溫度靈敏度特性、適用的溫度範圍、響應時間特性等。
[0004]在溫敏塗料的性能指標中，響應時間特性決定了溫敏塗料能否快速地響應溫度變化，以及適用溫度測量的試驗類型(穩態溫度場測量和非穩態溫度場測量)，是溫敏塗料一個非常重要的性能指標。由於在非穩態溫度場測量試驗中，模型表面存在快速的溫度變化，所以需要溫敏塗料具有非常短的響應時間，才能很好地再現溫度變化過程，而穩態溫度場測量不需要溫敏塗料具有快速響應的特性。
[0005]
【發明內容】
:
本發明的目的是提供一種脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置及測試方法。
[0006]上述的目的通過以下的技術方案實現:
一種脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置，其組成包括:試驗樣片、連續雷射器、脈衝雷射器、光電倍增管、數據採集系統，所述的試驗樣片設置在脈衝雷射器雷射出射口的正前方，所述的試驗樣片背向脈衝雷射器的一面噴塗溫敏塗料層，所述的試驗樣片在噴塗有溫敏塗料層的一側設置連續雷射器和光電倍增管，所述的光電倍增管與數據採集系統連接。
[0007]所述的脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置，所述試驗樣片為10-20 μ m厚的鋼薄膜。
[0008]所述的利用脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置測試方法，包括的步驟如下:
(1)清潔試驗樣片表面，選取一面噴塗被測溫敏塗料；
(2)將試驗樣片固定在脈衝雷射器雷射出射口正前方，並將沒有溫敏塗料的一面朝向脈衝雷射器雷射出射口；
(3)打開連續雷射器，調節雷射器位置，使連續雷射器的出射雷射和脈衝雷射器的出射雷射在試驗樣片上交匯於一點；
(4)將光電倍增管的感光面對準試驗樣片上連續雷射器照射的光斑，打開光電倍增管；
(5)打開脈衝雷射器，使脈衝雷射射出一束高能量脈衝雷射，試驗樣片表面受脈衝雷射照射的光斑處將產生一個溫度階躍，熱量透過鋼薄膜瞬間傳遞至另一側，另一側的溫敏塗料受連續雷射器激發而發射出的螢光亮度由於溫度階躍而發生變化，光電倍增管將螢光信號輸出至數據採集系統；
(6)處理分析數據採集系統獲取的光電倍增管數據，確定被測溫敏塗料的響應時間。
[0009]本發明的有益效果:
1.本發明連續雷射器對試驗樣片噴塗有溫敏塗料的一面進行持續照射，激發溫敏塗料發射出螢光；利用脈衝雷射器發射的高能量脈衝雷射照射在試驗樣片沒有溫敏塗料的一面使試驗樣片表面受到連續雷射器照射的光斑位置產生階梯式的溫度變化；光電倍增管實時檢測溫敏塗料光致發光強度；通過處理分析數據採集系統接收到的光電倍增管數據，獲得溫敏塗料的響應時間，被測溫敏塗料的響應時間為光電倍增管檢測到螢光強度開始發生變化的時刻，到螢光強度變化90%的時刻之間的時間。
[0010]【專利附圖】

【附圖說明】:
附圖1是本發明的結構示意圖。
[0011]【具體實施方式】:
實施例1:
一種脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置，其組成包括:試驗樣片2、連續雷射器5、脈衝雷射器1、光電倍增管3、數據採集系統4，所述的試驗樣片設置在脈衝雷射器雷射出射口的正前方，所述的試驗樣片背向脈衝雷射器的一面噴塗溫敏塗料層6，所述的試驗樣片在噴塗有溫敏塗料層的一側設置連續雷射器和光電倍增管，所述的光電倍增管與數據採集系統連接。
[0012]實施例2:
根據實施例1所述的脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置，所述試驗樣片為10-20 μ m厚的鋼薄膜。
[0013]實施例3:
根據實施例1或2所述的利用脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置測試方法，包括的步驟如下:
(1)清潔試驗樣片表面，選取一面噴塗被測溫敏塗料；
(2)將試驗樣片固定在脈衝雷射器雷射出射口正前方，並將沒有溫敏塗料的一面朝向脈衝雷射器雷射出射口；
(3)打開連續雷射器，調節雷射器位置，使連續雷射器的出射雷射和脈衝雷射器的出射雷射在試驗樣片上交匯於一點；
(4)將光電倍增管的感光面對準試驗樣片上連續雷射器照射的光斑，打開光電倍增管；
(5)打開脈衝雷射器，使脈衝雷射射出一束高能量脈衝雷射，試驗樣片表面受脈衝雷射照射的光斑處將產生一個溫度階躍，熱量透過鋼薄膜瞬間傳遞至另一側，另一側的溫敏塗料受連續雷射器激發而發射出的螢光亮度由於溫度階躍而發生變化，光電倍增管將螢光信號輸出至數據採集系統；
(6)處理分析數據採集系統獲取的光電倍增管數據，確定被測溫敏塗料的響應時間。
【權利要求】
1.一種脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置，其組成包括:試驗樣片、連續雷射器、脈衝雷射器、光電倍增管、數據採集系統，其特徵是:所述的試驗樣片設置在脈衝雷射器雷射出射口的正前方，所述的試驗樣片背向脈衝雷射器的一面噴塗溫敏塗層，所述的試驗樣片在噴塗有溫敏塗料層的一側設置連續雷射器和光電倍增管，所述的光電倍增管與數據採集系統連接。
2.根據權利要求1所述的脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置，其特徵是:所述試驗樣片為10-20 ^.11厚的鋼薄膜。
3.一種利用權利要求1或2所述的利用脈衝雷射加熱法溫敏塗料響應時間測量裝置測試方法，其特徵是:包括的步驟如下: (1)清潔試驗樣片表面，選取一面噴塗被測溫敏塗料； (2)將試驗樣片固定在脈衝雷射器雷射出射口正前方，並將沒有溫敏塗料的一面朝向脈衝雷射器雷射出射口； (3)打開連續雷射器，調節雷射器位置，使連續雷射器的出射雷射和脈衝雷射器的出射雷射在試驗樣片上交匯於一點； (4)將光電倍增管的感光面對準試驗樣片上連續雷射器照射的光斑，打開光電倍增管； (5)打開脈衝雷射器，使脈衝雷射射出一束高能量脈衝雷射，試驗樣片表面受脈衝雷射照射的光斑處將產生一個溫度階躍，熱量透過鋼薄膜瞬間傳遞至另一側，另一側的溫敏塗料受連續雷射器激發而發射出的螢光亮度由於溫度階躍而發生變化，光電倍增管將螢光信號輸出至數據採集系統； (6)處理分析數據採集系統獲取的光電倍增管數據，確定被測溫敏塗料的響應時間。
【文檔編號】G01N21/64GK104374761SQ201410707048
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】趙民, 尚金奎, 衷洪傑, 王鵬, 趙榮奐, 宋孝宇 申請人:中國航空工業集團公司瀋陽空氣動力研究所