光熱法測量激光能量

1、光熱法測量激光能量第1頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一第2頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一原理：激光與其他物質(zhì)相互作用的本質(zhì)就是電磁波能量的傳播、吸收、和轉(zhuǎn)換的過程。當(dāng)激光束的能量被一些固體、液體或氣體吸收后，可以由光能形式轉(zhuǎn)變成熱能、電能、機(jī)械能或者化學(xué)能等形式，從而為各種激光測量和應(yīng)用奠定了廣泛的基礎(chǔ)。第3頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一光熱法光的熱效應(yīng)照射溫度升高激光某種吸收物質(zhì)熱電元件溫度直接顯示輸出能量平面盤狀卡計鼠籠式熱敏電阻能量計液體量熱器第4頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一1.量熱計

2、結(jié)構(gòu)：吸收體溫度傳感器固體液體導(dǎo)線型電阻熱電堆第5頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一吸收體：將激光的輸出能量轉(zhuǎn)換成量熱器的熱能并使其吸收體的溫度發(fā)生變化。要求：1.吸收體溫度的變化可以直接記錄或者間接地根據(jù)吸收體的體積、壓力或者其他參數(shù)的變化進(jìn)行測量。2.應(yīng)該具有可逆性，即測量結(jié)束后，量熱器應(yīng)能恢復(fù)到最初的狀態(tài)。第6頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一固體量熱計吸收體：石墨空心錐體（質(zhì)量0.33g）溫度傳感器：熱電堆工作原理：被測量激光在椎體被表面被吸收。用熱電堆測量椎體的溫升，熱電堆接入橋式電路里。為了減少環(huán)境溫度變化的影響，在橋式電路里接入平衡圓錐

3、體，用電容通過測量椎體表面放點的方法校定量熱器。為了防止對流造成的熱量損失，用云母把圓錐體的開口封閉。第7頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一第8頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一第9頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一液體量熱計液體量熱計是一個杜瓦瓶，其中盛滿加有燃料的蒸餾水。杜瓦瓶前端有一平面玻璃窗口，經(jīng)過這個窗口激光束入射到吸收液體上。光脈沖射入之后經(jīng)過30s測量入射光的能量。30s的等待時間是建立均勻溫度分布的對流過程所需的時間。第10頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一液體量熱計中的能量吸收過程發(fā)生在整

4、個液體容積內(nèi)，因為，不會出現(xiàn)因光輻射而局部變熱所引起的誤差。正確地選擇液體的路程長度和吸收光能的能力，便可以利用對流來通過介質(zhì)達(dá)到整個量熱計上溫度的均衡。注意：被測光功率不要超出使液體沸騰的界限數(shù)值，以免在量熱計中由于液體的沸騰出現(xiàn)能量的附加耗散。測量能量范圍：1500J測量誤差：不超過10%第11頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一鼠籠式熱敏電阻能量計第12頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一第13頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一液體量熱器結(jié)構(gòu)圖吸收體：容器內(nèi)的液體一般選擇對入射激光波張吸收系數(shù)大的溶液，例如對波長為1.06nm的激光，采用硫酸銅溶液原理：液體體積受熱膨脹第14頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一E=4.2Q/1液體量熱器能承受較強(qiáng)的激光能量。第15頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一平面盤狀卡計結(jié)構(gòu)：吸收器、熱電轉(zhuǎn)換元件、顯示器。當(dāng)一束脈沖激光入射到吸收器上后，入射光能被轉(zhuǎn)化為熱能，設(shè)入射激光的能量為E，吸收器轉(zhuǎn)換所得的熱量為Q，設(shè)轉(zhuǎn)換效率為，則Q=0.24 E第16頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一第17頁，共20頁，2022年，5月20日，4點15分，星期一第18頁，共20頁，2022年，