毫秒级火工药剂燃烧真温测定仪

摘要

本发明公开了一种毫秒级火工药剂燃烧真温测定仪，属于火工品性能测试领域。该测定仪由含有物镜和分光棱镜的光学系统、含有线阵光电探测器的探测系统和含有数据处理单元的数据采集系统组成，被测火工药剂燃烧产生的热辐射经分光棱镜分光后，成为按波长排列的光谱束，该光谱束经物镜成像到光电探测器的光敏面上，光谱成像经各测试通道进行光电转换后送入数据采集系统，数据处理单元依据被测火工药剂燃烧中的光谱发射率、波长、温度之间的数据关系，巧妙地计算出被测火工药剂燃烧过程中的发射率，最终获得被测火工药剂的真温-时间数组。本发明解决了毫秒级火工药剂燃烧的真温测量难题。

主权项

1.一种毫秒级火工药剂燃烧真温测定仪，包括含有光学瞄准头和光谱分光系统的光学系统、探测系统和数据采集系统；其特征在于：所述光学瞄准头含有主物镜(L1)、第一反射镜(FS)、瞄准物镜(L4)和光纤并集成在一个光具座中，第一反射镜(FS)为带有瞄准分划线的平面反射镜，被测火工药剂(T)和光纤的第一端口分别位于主物镜(L1)的一对共轭物点和像点上，第一反射镜(FS)为活动式即通过旋钮可以移入或移出测量光路，当第一反射镜(FS)移入测量光路时将位于主物镜(L1)与传输光纤之间且反射面与光轴成45°角，瞄准物镜(L4)的分划线位于主物镜(L1)的等效共轭像点上，当被测火工品药剂(T)燃烧产生的热辐射经主物镜(L1)成像，该成像光束首先经第一反射镜(FS)反射后会聚在瞄准物镜(L4)的分划线处，在第一反射镜(FS)移出测量光路后，该成像光束直接会聚在传输光纤的第一端口并经传输后到达光纤的第二端口；所述光谱分光系统含有准直物镜(L2)、次物镜(L3)、分光棱镜(P)和第二反射镜(M)并集成在暗箱中，第二反射镜(M)为平面反射镜，当光学瞄准头中的光纤通过光纤连接器与光谱分光系统的箱体连接时，光纤的第二端口位于准直物镜(L2)的物方焦点处并将光纤传输的像点准直成平行光束；该平行光束经过分光棱镜(P)后成为按波长排列的光谱束，光谱束经次物镜(L3)会聚后再经第二反射镜(M)反射后到达所述探测系统；所述探测系统含光电探测器(A)和前置放大器，光电探测器(A)为线阵列探测器，前置放大器为电阻反馈式放大电路，光电探测器(A)将其光敏面上接收到的光谱成像光束同步转换成n路电流信号且6≤n≤20，n路电流信号经相应的电阻反馈式放大电路后转换为电压信号，传输到下一级的数据采集系统；所述数据采集系统为装有数据采集卡、存储器和数据处理单元的计算机，存储器中存有n路测试通道的工作波长、n路测试通道的亮温-电压数组、普朗克常数C₂、黑体参考温度T′，n路测试通道测量参考温度T′获得的测量电压值V′_i，i＝1，2......，n；数据处理单元含有页面模块、采集模块、转换模块、计算模块和显示模块，所述页面模块的功能是在计算机显示屏上显示参数设置栏和功能按钮组，参数设置栏用于设置初始真实温度T_初始、真温初始计算时间t-Δt和截止时间t+Δt，t为n路测试通道中最大亮温值Tmax所对应的时间，采集模块的功能是根据采集按钮指令通过数据采集卡采集n路测试通道测量被测火工药剂获得的电压-时间数组；所述转换模块的功能是调用存储器中n路测试通道的亮温-电压数组，将采集模块获得的n个电压-时间数组转换成n个亮温-时间数组T_亮温i；所述计算模块的功能是接到计算按钮指令后，依次计算n路测试通道的初始发射率迭代计算n路测试通道在j个温度计算点下的准真温数组T_准真温ij，j＝2Δt·f+1，f为各测试通道的采样率，计算各温度计算点j的温度期望数组E(T_j)，计算被测火工药剂的发射率-时间数组ε^*，被测火工药剂在整个作用过程中的真温-时间数组T_真温；所述显示模块将计算模块获得的真温-时间数组T_真温以曲线形式直接显示在计算机屏幕上，同时在接到电压曲线显示按钮和亮温曲线显示按钮指令后，根据电压-时间数组和亮温-时间数组T_亮温i分别在计算机屏幕上显示出n路测试通道的电压-时间曲线和亮温-时间曲线。