激光能量现场测量技术研究

摘要

激光技术自从其诞生以来，就得到了不断的发展，其应用渗透到国防、科技、工业、民用等各个领域。激光的产生和发展对激光计量技术，尤其是激光能量计量提出了新的要求，发展了诸如光电型激光能量计、体吸收或热电偶型激光能量计、热释电型激光能量计及量热型激光能量计等多种类型的激光能量计。通常情况下对激光能量的准确计量是在实验室环境温度（20℃±2℃）下进行的，但是，在某些特定场合例如：靶场、战时现场、工厂车间等，这些现场的温度可达到到-40℃～50℃甚至可达到-50℃～70℃。由于激光能量计传感器的灵敏度与温度条件有关，目前现有的激光能量计无法在非标准环境温度下进行准确测量，造成激光能量计量标准和实际使用之间的脱离。激光现场能量测量技术研究从体吸收型激光能量计入手，对体吸收型能量计原理及设计进行了详细描述：对收体的选择进行了理论分析和试验研究；对热电堆的选择进行了理论分析和试验研究，并研究了热电堆的温度特性，给出了试验结果；对能量计的热损失情况进行了理论分析和试验研究，根据数学模型和最小二乘法，对能量计吸收体的温度变化进行了数据拟合，拟合结果与原始降温曲线基本重合。在拟合曲线的基础上，对能量计测量结果进行了补偿修正，使测量结果重复性得到了较大的提高。通过环境实验，对能量计的灵敏度和环境温度的函数关系进行了拟合，得到了全温度范围内能量计的灵敏度系数，实现了体吸收型激光能量计在非标准环境温度下的准确测量。 便携式现场激光能量计是目前研究的一项空白，对现场激光能量进行准确计量提高了激光器的实用价值，使激光器的能量更符合实际情况，拓展了激光能量计的应用领域，促进了激光参数计量技术的发展。

目录

文摘

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声明

1绪 论

1.1激光能量计

1.1.1光电型激光能量计

1.1.2热释电型激光能量计

1.1.3光辐射计型激光能量计

1.1.4量热型激光能量计

1.1.5体吸收型激光能量计

1.2课题背景

1.3本文工作

1.3.1 设计制作体吸收型激光能量计

1.3.2 建立激光能量计热损失模型

1.3.3 能量计温度特性理论及实验研究

2现场激光能量计设计

2.1测量原理

2.2吸收体选择

2.2.1吸收体反射率、透射率的理论计算

2.2.2吸收体反射率、透过率的实验测量

2.3热电堆设计

2.4热沉设计

2.5实验分析及结论

3能量计热能损失补偿方法的研究

3.1热交换方式简介

3.1.1热传导理论

3.1.2热对流理论

3.1.3热辐射理论

3.2建立热交换数学模型

3.2.1热传导能量损失数学模型

3.2.1热对流能量损失数学模型

3.2.3热辐射能量损失数学模型

3.3热能损失数学模型的建立

3.4测量结果的数学补偿

3.5本章总结

4现场激光能量计温度特性研究

4.1测量方法

4.2实验研究

4.3修正系数计算

4.4试验数据分析

4.5不确定度的分配及评估

4.6本章总结

5结论

参考文献

致 谢