一种测量系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种测量系统及方法。
【背景技术】
[0002]在宇宙中，等离子体是物质存在的主要形式。为了研究等离子体的产生和性质以阐明自然界等离子体的运动规律并利用它为人类服务，在天体物理、空间物理、特别是核聚变研究的推动下，近三、四十年来形成了磁流体力学和等离子体动力学。在一些科研装置中，等离子体的分布情况是衡量其特性的一个重要参数。因此，需要设计一种能够测量等离子体分布和速度的装置。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种测量系统及方法，能够有效地实现等离子体分布区域内等离子体的分布及速度的测量。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0005]第一方面，本发明实施例提供的一种测量系统，应用于测量等离子体的分布及速度。所述测量系统包括:待测装置、成像装置及图像分析装置，所述待测装置内具有等离子体分布区域，所述成像装置包括光阑、第一偏振分光镜、第一成像器件和第二成像器件。所述第一成像器件的感光面和所述第二成像器件的感光面均与所述第一偏振分光镜耦合，所述第一成像器件的输出端与所述第二成像器件的输出端均与所述图像分析装置耦合。
[0006]由同一个光源发出的具有预设时间差的第一光束和第二光束入射到所述等离子体分布区域，其中，所述第一光束的偏振方向与所述第二光束的偏振方向正交。由所述等离子体分布区域出射的第一光束经所述光阑限制为预设口径后入射到所述第一偏振分光镜，由所述第一偏振分光镜透射后在所述第一成像器件内成像。由所述等离子体分布区域出射的第二光束经所述光阑限制为预设口径后入射到所述第一偏振分光镜，由所述第一偏振分光镜反射后在所述第二成像器件内成像。
[0007]所述图像分析装置用于根据所述第一成像器件采集的所述第一光束的图像和所述第二成像器件采集的所述第二光束的图像获得所述离子体分布区域内的等离子体的分布和速度。
[0008]结合第一方面，本发明还提供了第一方面的第一种可能实施方式，其中，所述测量系统还包括光调节装置，所述光调节装置包括第二偏振分光镜、光延时器及光耦合器，所述第二偏振分光镜与所述光源親合，所述光延时器与所述光親合器分别与所述第二偏振分光镜親合，所述光親合器与所述光延时器親合。所述光源发出的光束进入所述第二偏振分光镜后分为所述第一光束与所述第二光束，所述第二光束进入所述光耦合器中，所述第一光束进入所述光延时器延时至与所述第一光束具有预设时间差后也进入所述光耦合器中，所述光耦合器输出的具有所述预设时间差的所述第一光束和所述第二光束入射到所述等离子体分布区域。
[0009]结合第一方面的第一种可能实施方式，本发明还提供了第一方面的第二种可能实施方式，其中，所述成像装置还包括第一透镜组及第二透镜组，所述待测装置、所述第一透镜组、所述光阑、所述第二透镜组及所述第一偏振分光镜依次耦合。所述光阑设置在所述第一透镜组的焦平面上，由所述等离子体分布区域出射的所述第一光束和所述第二光束经过第一透镜组聚焦后入射到所述光阑，依次通过所述光阑限光及所述第二透镜组准直后入射到所述第一偏振分光镜。
[0010]结合第一方面的第二种可能实施方式，本发明还提供了第一方面的第三种可能实施方式，其中，所述测量系统还包括同步控制器，所述同步控制器分别与所述光源、所述待测装置、所述第一成像器件及所述第二成像器件耦合。
[0011]结合第一方面的第二种可能实施方式，本发明还提供了第一方面的第四种可能实施方式，其中，所述成像装置还包括滤光片，所述滤光片设置于所述待测装置及所述第一偏振分光镜之间的光路中，所述滤光片用于滤除所述的由所述等离子体分布区域出射的所述第一光束和所述第二光束中掺入的所述待测装置的自发光。
[0012]结合第一方面的第四种可能实施方式，本发明还提供了第一方面的第五种可能实施方式，其中，所述滤光片设置于所述待测装置与所述第一透镜组之间。
[0013]结合第一方面的第一种可能实施方式，本发明还提供了第一方面的第六种可能实施方式，其中，所述光调节装置还包括扩束镜，所述扩束镜分别与所述光耦合器及所述待测装置耦合。所述光耦合器输出的所述第一光束和所述第二光束经过所述扩束镜扩束后进入所述等离子体分布区域。
[0014]结合第一方面的第一种可能实施方式，本发明还提供了第一方面的第七种可能实施方式，其中，所述光源包括激光器及1/4波片，所述1/4波片与所述激光器耦合。所述激光器输出的光经过1/4波片转化为圆偏振光，所述圆偏振光进入所述第二偏振分光镜，经所述第二偏振分光镜调节为所述第一光束和所述第二光束。
[0015]第二方面，本发明实施例提供的一种测量方法，应用于上述测量系统。所述方法包括:同一个光源发出具有预设时间差的第一光束和第二光束入射到等离子体分布区域，其中，所述第一光束的偏振方向与所述第二光束的偏振方向正交。光阑将所述等离子体分布区域出射的第一光束及所述等离子体分布区域出射的第二光束均限制为预设口径后，将所述预设口径的第一光束和所述预设口径的第二光束均入射到第一偏振分光镜。所述第一偏振分光镜将所述预设口径的第一光束透射到第一成像器件内成像，将所述预设口径的第二光束反射到第二成像器件内成像。图像分析装置根据所述第一成像器件采集的所述预设口径的第一光束的图像和所述第二成像器件采集的所述预设口径的第二光束的图像获得所述离子体分布区域内的等离子体的分布和速度。
[0016]结合第二方面，本发明还提供了第二方面的第一种可能实施方式，其中，所述图像分析装置根据所述第一成像器件采集的所述预设口径的第一光束的图像和所述第二成像器件采集的所述预设口径的第二光束的图像获得所述离子体分布区域内的等离子体的分布和速度，包括:所述图像分析装置根据所述第一成像器件采集的所述预设口径的第一光束的图像或所述第二成像器件采集的所述预设口径的第二光束的图像获得所述等离子体分布区域内的等离子体的分布。根据所述第一成像器件采集的所述预设口径的第一光束的图像和所述第二成像器件采集的所述预设口径的第二光束的图像获得预设时间差内所述等离子体分布区域内的等离子体的位移。根据所述预设时间差与所述位移得到所述等离子体的速度。
[0017]本发明实施例通过第一偏振分光镜将同一光源发出的具有预设时间差且偏振方向相互垂直的第一光束及第二光束，即P光和S光分别在第一成像器件和第二成像器件上成像。进而，图像分析装置一方面可以根据第一成像器件或第二成像器件上所成的像定性地得到待测装置的等离子体分布区域中的等离子体的分布情况;另一方面可以根据第一成像器件采集的图像和第二成像器件采集的图像计算待测装置的等离子体分布区域中的等离子体的运动速度。因此，本发明实施例提供的测量系统以及基于该测量系统的测量方法有效地实现了等离子体分布区域中等离子体的分布及速度的测量。
[0018]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术