光热法测量激光能量

1、光热法测量激光能量第1页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一第2页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一原理：激光与其他物质相互作用的本质就是电磁波能量的传播、吸收、和转换的过程。当激光束的能量被一些固体、液体或气体吸收后，可以由光能形式转变成热能、电能、机械能或者化学能等形式，从而为各种激光测量和应用奠定了广泛的基础。第3页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一光热法光的热效应照射温度升高激光某种吸收物质热电元件温度直接显示输出能量平面盘状卡计鼠笼式热敏电阻能量计液体量热器第4页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一1.量热计

2、结构：吸收体温度传感器固体液体导线型电阻热电堆第5页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一吸收体：将激光的输出能量转换成量热器的热能并使其吸收体的温度发生变化。要求：1.吸收体温度的变化可以直接记录或者间接地根据吸收体的体积、压力或者其他参数的变化进行测量。2.应该具有可逆性，即测量结束后，量热器应能恢复到最初的状态。第6页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一固体量热计吸收体：石墨空心锥体（质量0.33g）温度传感器：热电堆工作原理：被测量激光在椎体被表面被吸收。用热电堆测量椎体的温升，热电堆接入桥式电路里。为了减少环境温度变化的影响，在桥式电路里接入平衡圆锥

3、体，用电容通过测量椎体表面放点的方法校定量热器。为了防止对流造成的热量损失，用云母把圆锥体的开口封闭。第7页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一第8页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一第9页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一液体量热计液体量热计是一个杜瓦瓶，其中盛满加有燃料的蒸馏水。杜瓦瓶前端有一平面玻璃窗口，经过这个窗口激光束入射到吸收液体上。光脉冲射入之后经过30s测量入射光的能量。30s的等待时间是建立均匀温度分布的对流过程所需的时间。第10页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一液体量热计中的能量吸收过程发生在整

4、个液体容积内，因为，不会出现因光辐射而局部变热所引起的误差。正确地选择液体的路程长度和吸收光能的能力，便可以利用对流来通过介质达到整个量热计上温度的均衡。注意：被测光功率不要超出使液体沸腾的界限数值，以免在量热计中由于液体的沸腾出现能量的附加耗散。测量能量范围：1500J测量误差：不超过10%第11页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一鼠笼式热敏电阻能量计第12页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一第13页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一液体量热器结构图吸收体：容器内的液体一般选择对入射激光波张吸收系数大的溶液，例如对波长为1.06nm的激光，采用硫酸铜溶液原理：液体体积受热膨胀第14页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一E=4.2Q/1液体量热器能承受较强的激光能量。第15页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一平面盘状卡计结构：吸收器、热电转换元件、显示器。当一束脉冲激光入射到吸收器上后，入射光能被转化为热能，设入射激光的能量为E，吸收器转换所得的热量为Q，设转换效率为，则Q=0.24 E第16页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一第17页，共20页，2022年，5月20日，4点15分，星期一第18页，共20页，2022年，