專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高精度測(cè)量像增強(qiáng)器門(mén)寬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高速攝影裝置及技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高精度測(cè)量像增強(qiáng)器門(mén)寬的方 法，具體的說(shuō)就是，在像增強(qiáng)器曝光時(shí)間內(nèi)，通過(guò)記錄和測(cè)量光在光纖卷中走過(guò)的路徑的長(zhǎng) 度，來(lái)進(jìn)行像增強(qiáng)器門(mén)寬的測(cè)量。
背景技術(shù)：
像增強(qiáng)器的門(mén)寬可以達(dá)到納秒量級(jí)甚至更短，常作為高速光快門(mén)，應(yīng)用于爆轟物 理、沖擊波物理、加速器物理和等離子體物理實(shí)驗(yàn)及彈道實(shí)驗(yàn)等快速變化過(guò)程的研究中，其 門(mén)寬是關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，因此像增強(qiáng)器門(mén)寬的測(cè)量，具有重要意義?，F(xiàn)有技術(shù)大多采用多通道光纖延時(shí)方法實(shí)現(xiàn)像增強(qiáng)器門(mén)寬的測(cè)量，該測(cè)量技術(shù)是 將同一脈沖激光器發(fā)出的光經(jīng)多通道光纖延時(shí)系統(tǒng)，各路光纖產(chǎn)生不同的延時(shí)，在同一輸 出端面上的不同位置輸出，再用攝影物鏡將該輸出面成像到像增強(qiáng)器輸入面上，在像增強(qiáng) 器作為光快門(mén)打開(kāi)的時(shí)間內(nèi)達(dá)到輸入面的那些通道的光，將通過(guò)像增強(qiáng)器，最后被記錄下 來(lái)，其它通道的光，將被像增強(qiáng)器阻斷。最后通過(guò)攝影圖像上光點(diǎn)及其位置所對(duì)應(yīng)的通道， 就可以計(jì)算出像增強(qiáng)器的門(mén)寬。但采用該技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，只能通過(guò)某些特定時(shí)刻像增強(qiáng) 器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)測(cè)量像增強(qiáng)器的門(mén)寬，當(dāng)像增強(qiáng)器門(mén)寬連續(xù)變化時(shí)，測(cè)量得到的門(mén)寬結(jié)果 仍然為離散值，無(wú)法實(shí)現(xiàn)門(mén)寬連續(xù)測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有方法的不足，本發(fā)明提供一種高精度的測(cè)量像增強(qiáng)器門(mén)寬的方法。本發(fā)明的測(cè)量像增強(qiáng)器門(mén)寬的方法包括下列內(nèi)容
脈沖激光器發(fā)出的激光，經(jīng)光纖耦合器耦合到光纖卷輸入端，激光在光纖卷內(nèi)傳輸， 一部分光將出射到光纖外，光纖卷上光脈沖到達(dá)的地方將會(huì)被照亮；用像增強(qiáng)器配合物鏡 對(duì)光纖卷進(jìn)行攝影，通過(guò)中繼成像系統(tǒng)和CCD接收器件對(duì)像增強(qiáng)器攝影得到的圖像進(jìn)行記 錄。在像增強(qiáng)器門(mén)寬內(nèi)，激光脈沖經(jīng)過(guò)的地方，在攝影圖像上將記錄為一條亮帶；對(duì)攝影圖 像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出亮帶的長(zhǎng)度，根據(jù)亮帶的長(zhǎng)度和光在光纖里的傳播速度計(jì)算出像 增強(qiáng)器的門(mén)寬。本發(fā)明中的脈沖激光器，采用脈寬遠(yuǎn)小于(約為門(mén)寬的1%)像增強(qiáng)器的門(mén)寬的激光
o本發(fā)明中的光纖卷，總長(zhǎng)度大于被測(cè)量像增強(qiáng)器的門(mén)寬，相鄰兩圈光纖的間距大 于攝影系統(tǒng)在物面上的分辨率，以保證能夠分辨出攝影圖像上相鄰兩圈光纖。本發(fā)明中的物鏡的光軸與光纖卷所在平面垂直，并且經(jīng)過(guò)光纖卷的中心。本發(fā)明中的像增強(qiáng)器與物鏡同軸；中繼成像系統(tǒng)，要求與像增強(qiáng)器和CCD接收器 件匹配，其安裝位置與物鏡同軸；(XD接收器件與物鏡同軸。本發(fā)明的方法，可用于不同門(mén)寬的像增強(qiáng)器的測(cè)量，測(cè)量精度由攝影系統(tǒng)的分辨 率決定，用普通的攝影系統(tǒng)，就可以獲得高精度的測(cè)量。


圖1為本發(fā)明的方法中采用的器件排布圖。圖2為本發(fā)明的方法中采用的光纖卷的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的方法中光纖卷部分被照亮的效果圖。圖中，1.皮秒激光器 2.光纖耦合器 3.光纖卷輸入端 4.光纖卷 5.物鏡 6.像增強(qiáng)器 7.中繼成像系統(tǒng) 8. C⑶接收器件 9.光纖卷上被照亮 部分。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，脈沖激光器采用皮秒激光器1，發(fā)出的脈沖激光經(jīng)光纖耦合器2耦合 進(jìn)入光纖卷輸入端3，然后進(jìn)入光纖卷4傳輸。本發(fā)明的方法中采用的光纖卷4的結(jié)構(gòu)示意 圖如圖2所示。當(dāng)脈沖激光進(jìn)入光纖卷4時(shí)，光波列到達(dá)的地方就會(huì)變亮(實(shí)驗(yàn)中肉眼能觀(guān) 察到)，通過(guò)物鏡5將光纖卷4成像到像增強(qiáng)器6輸入面，當(dāng)像增強(qiáng)器6作為快門(mén)打開(kāi)時(shí)，輸 出面上將得到光纖卷4的圖像。再經(jīng)中繼成像系統(tǒng)7成像到(XD接收器件8的接收面上， CCD接收器件8把圖像記錄下來(lái)，對(duì)得到的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出光纖卷變亮部分的長(zhǎng) 度，就可以計(jì)算出像增強(qiáng)器的門(mén)寬。如圖3所示，光纖卷被照亮部分9的長(zhǎng)度為/ ,假設(shè)脈沖激光的脈寬遠(yuǎn)小于像增 強(qiáng)器的門(mén)寬，則像增強(qiáng)器的門(mén)寬為
_ III \t ............... ^^ 中，
C，
M——像增強(qiáng)器的門(mén)寬 I —石英的折射率； /——光纖卷上被照亮部分的長(zhǎng)度； c——光在真空中的傳播速度。門(mén)寬的測(cè)試精度，主要受光纖卷上被照亮部分的長(zhǎng)度/的測(cè)量精度的影響，/的
測(cè)試精度主要受攝影系統(tǒng)空間分辨率的影響，假設(shè)攝影分辨率為o. 51p/mm (普通攝影系統(tǒng) 分辨率優(yōu)于151p/mm)，則門(mén)寬測(cè)試的精度可達(dá)到0. 01ns。
權(quán)利要求
一種高精度測(cè)量像增強(qiáng)器門(mén)寬的方法，其特征在于包括下列內(nèi)容脈沖激光器發(fā)出的激光，經(jīng)光纖耦合器耦合到光纖卷輸入端，激光在光纖卷內(nèi)傳輸，一部分光將出射到光纖外，光纖卷上光脈沖到達(dá)的地方將會(huì)被照亮；用像增強(qiáng)器配合物鏡對(duì)光纖卷進(jìn)行攝影，通過(guò)中繼成像系統(tǒng)和CCD接收器件對(duì)像增強(qiáng)器攝影得到的圖像進(jìn)行記錄；在像增強(qiáng)器門(mén)寬內(nèi)，激光脈沖經(jīng)過(guò)的地方，在攝影圖像上將記錄為一條亮帶；對(duì)攝影圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出亮帶的長(zhǎng)度，根據(jù)亮帶的長(zhǎng)度和光在光纖里的傳播速度計(jì)算出像增強(qiáng)器的門(mén)寬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度測(cè)量像增強(qiáng)器門(mén)寬的方法，其特征在于所述的脈沖 激光器的脈寬小于像增強(qiáng)器的門(mén)寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度測(cè)量像增強(qiáng)器門(mén)寬的方法，其特征在于所述的光纖 卷的總長(zhǎng)度大于被測(cè)量像增強(qiáng)器的門(mén)寬；相鄰兩圈光纖的間距大于攝影系統(tǒng)在物面上的分辨率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度測(cè)量像增強(qiáng)器門(mén)寬的方法，其特征在于所述的物鏡 的光軸與光纖卷所在平面垂直，并且經(jīng)過(guò)光纖卷的中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度測(cè)量像增強(qiáng)器門(mén)寬的方法，其特征在于所述的像增 強(qiáng)器與物鏡同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度測(cè)量像增強(qiáng)器門(mén)寬的方法，其特征在于所述的中繼 成像透鏡，與像增強(qiáng)器和(XD接收器件匹配；其安裝位置與所述物鏡同軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度測(cè)量像增強(qiáng)器門(mén)寬的方法，其特征在于所述的CCD 接收器件與物鏡同軸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高精度測(cè)量像增強(qiáng)器門(mén)寬的方法，本發(fā)明的方法，可對(duì)像增強(qiáng)器門(mén)寬的連續(xù)變化進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量精度由攝影系統(tǒng)的空間分辨率決定，用普通的攝影系統(tǒng)，就可以獲得高精度的測(cè)量。
文檔編號(hào)G03B43/00GK101852981SQ201010212228
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者劉寧文, 尚長(zhǎng)水, 彭其先, 李作友, 李劍, 李澤仁, 汪偉, 溫偉峰, 熊學(xué)仕, 田建華, 暢里華, 肖正飛, 錢(qián)偉新 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所