CN111458044B 基于快照光谱成像技术的瞬态温度测量装置和方法 （中国工程物理研究院流体物理研究所）

CN212030748U,2020.11.27US2012268745A1,2012.10.25TobiasStaudt.Tempe图1.TobiasStaudt.Tempe图1.基于快照光谱成像技术的瞬态温度测量装本发明公开了基于快照光谱成像技术的瞬态温度测量装置和方法，涉及辐射测温技术领储模块(5)、图像处理模块(6)和温度反演模块光学成像物镜(2)将含有被测物体辐射的光谱信单次曝光实现对被测物体的二维空间信息和光2所述带通滤光片(1)结合高速面阵图像传感器(4)用于限定所述测量装置的工作波段，所述光学成像物镜(2)用于将所述被测物体的光辐射收集进入所所述快照型光谱成像模块(3)用于透过所述光学成像物镜(2)将含有被测物体辐射的所述高速面阵图像传感器(4)用于将所述二维图像转换为数字图像，所述数字图像中包括光辐射信息，所述高速面阵图像传感器(4)用于以优于微秒级的时间分辨率探测被测所述图像采集存储模块(5)储存所述数字图像同时控制所述高速面阵图像传感器(4)，所述图像采集存储模块(5)包括控制所述高速面阵图像传感器(4)的电子快门、曝光时间、所述图像处理模块(6)用于反演所述二维图像得到所述被测物体的光谱信息和空间分序列；所述温度反演模块(7)基于所述光谱图像序列，结合关于波长的多项式描述的光谱发所述微透镜阵列(31)用于将入射光分解成M×N所述线偏振起偏器(32)用于产生线偏振光，振动方向与所述Nomarski棱镜(3阵列子束的线偏振光经过所述Nomarski棱镜(33)的两个相互所述检偏器(36)的透振方向与所述线偏振起偏器(32)平行，用于透过所述快照型光谱成像模块(3)还包括在消色散λ/2波片(34)和另一个Nomarski棱镜在所述Nomarski棱镜(33)和所述检偏器(36)之间顺序加入一个消色散λ/2波片(34)和3测量被测物体的瞬态温度的测量装置包括带通滤光片(1)、被测物体的光辐射采用光学成像物镜(2)收集快照型光谱成像模块(3)将透过光学成像物镜(2)的光辐射进辐射的光谱信息与二维空间信息融合形成一幅二维图像，然后由高速面阵图像传感器(4)集存储模块(5)控制高速面阵图像传感器(4)，图像处理模块(6)将从快照型光谱成像模块(6)得到的被测物体光谱图像序列、关于波长的多项式描述的光谱发射率模型并利用基于述带通滤光片(1)结合高速面阵图像传感器(4)将测温装置的工作段限定到800nm~述快照型光谱成像模块(3)还包括顺序排布的微透镜阵列(31)、线偏振起偏器(32)、微透镜阵列(31)分解入射光辐射为M×N阵列子束光线透过线偏振起偏器(32)进入Nomarski棱镜(33)第一个光楔后分解为两两束光透过Nomarski棱镜(33)的第一个光楔进入第二个透过另一个Nomarski棱镜(35)后经过检偏器(36)到达焦平面(37)图像采集存储模块(5)、图像处理模块(6)和温度反演模块(7)基于傅里叶变换和条纹4[0008]所述高速面阵图像传感器也可为单个面阵传感器或多个面阵传感器组成的传感[0010]所述快照型光谱成像模块用于透过所述光学成像物镜将含有被测物体辐射的光5于单次曝光实现对被测物体的二维空间信息和光谱信息的[0013]所述图像处理模块用于反演所述二维图像得到所述被测物体的光谱信息和空间[0017]所述线偏振起偏器用于产生线偏振光，振动方向与所述Nomarski棱镜的光轴成[0022]在所述Nomarski棱镜和所述检偏器之间顺序加入一个消色散λ/2波片和另一个6个波长下的光谱图像序列；温度反演模块利用图像处理模块得到的被测物体光谱图像序[0029]进一步地，所述图像采集存储模块包括控制所述高速面阵图像传感器的电子快[0032]阵列子束光线透过线偏振起偏器进入Nomarski棱镜第一7[0042]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部[0049]所述带通滤光片1结合高速面阵图像传感器4用于限定所传感器4为近红外面阵传感器；所述带通滤光片1和所述高速面阵图像传感器4将工作波长和所述高速面阵图像传感器4将工作波长范围限制在2500nm～5000nm，对应的温度测量范[0051]所述高速面阵图像传感器4也可为单个面阵传感器或多个面阵传感器组成的传感[0053]所述快照型光谱成像模块3用于透过所述光学成像物镜2将含有被测物体辐射的用于单次曝光的同时实现对被测物体的二维空间探测[0054]所述高速面阵图像传感器4用于将所述二维图像转换为数字图像，所述数字图像8[0055]所述图像采集存储模块5储存所述数字图像同时控制所述[0056]所述图像处理模块6用于反演所述二维图像得到所述被测物体的光谱信息和空间[0057]所述温度反演模块7基于所述光谱图像序列结合、关于波长的多项式描述的光谱[0058]所述快照型光谱成像模块3包括顺序排布的微透镜阵列31、线偏振起偏器32、[0064]在所述Nomarski棱镜33和所述焦平面37之间顺序加入一个消色散λ/2波片34和另辐射的光谱信息与二维空间信息融合形成一幅二维图像，然后由高速面阵图像传感器4将图像信息反演出被测物体的光谱信息和空间分布信息，图像处理模块6获得被测物体在同9光片1结合高速面阵图像传感器4将限定测温[0074]阵列子束光线透过线偏振起偏器32进入Nomarski棱镜33第一个光楔后分解为两加倍变成2δ,；从而有利于提高快照型光谱成像模块