一种测量系统及方法_2

文档序号:9915299阅读:来源:国知局
中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示,本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图,重点在于示出本发明的主旨。
[0020]图1示出了本发明实施例提供的一种测量系统的系统结构示意图;
[0021 ]图2示出了本发明实施例提供的一种测量方法的方法流程图。
[0022]其中,附图标记分别为:
[0023]激光器111; 1/4波片112;第二偏振分光镜121;光延时器122;光耦合器123;第一反射镜124;第二反射镜125;扩束镜126;第三反射镜127;待测装置200;滤光片310;第一透镜组321;第二透镜组322;光阑330 ;第一偏振分光镜340 ;第一成像器件350 ;第二成像器件360;同步控制器400。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0025]本发明实施例提供了一种测量系统及方法,可以应用于测量等离子体的分布和速度。本测量系统主要采用了纹影仪系统的原理。纹影仪系统的本质是利用光线通过非均匀介质时由于非均匀介质区域内的存在密度即折射率的变化,则原本平行的光束发生偏折,用刀口(即切割光阑)切割发生偏折的光线,使得光线的通过量发生变化,从而在成像装置上得到亮度不同的阴影图像。
[0026]本发明实施例提供的测量系统,所述测量系统包括:待测装置200、成像装置及图像分析装置,所述待测装置200内具有等离子体分布区域,所述成像装置包括光阑330、第一偏振分光镜340、第一成像器件350和第二成像器件360,所述第一成像器件350的感光面和所述第二成像器件360的感光面均与所述第一偏振分光镜340親合,所述第一成像器件350的输出端与所述第二成像器件360的输出端均与所述图像分析装置耦合。
[0027]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,所述预设时间差可以为几十纳秒,所述第一光束与所述第二光束的波长一致且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。例如,所述光源发出的光束经过一个分光镜即可以得到传播方向不同的两束光;分别在两束光的光路中设置一个起偏器,两个起偏器所透过的光的偏振方向正交,且透过其中一个起偏器的光可以由第一偏振分光镜340透射,透过另一个起偏器的光可以由第一偏振分光镜340反射;再通过一个光延时器将透过其中一个起偏器的光延时预设时间,使透过其中一个起偏器的光与透过另一个起偏器的光具有预设时间差即可得到具有预设时间差的第一光束和第二光束。或者,也可以将所述光源发出的光束经过一个偏振分光镜直接得到偏振方向正交的第一光束和第二光束;再通过一个光延时器将透过其中一个起偏器的光延时预设时间,即可得到具有预设时间差的第一光束和第二光束。
[0028]由所述等离子体分布区域出射的第一光束经所述光阑330限制为预设口径后入射到所述第一偏振分光镜340,由所述第一偏振分光镜340透射后在所述第一成像器件350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330限制为预设口径后入射到所述第一偏振分光镜340,由所述第一偏振分光镜340反射后在所述第二成像器件360内成像。其中,所述光阑330为孔径光阑,根据用户的需要可以选择合适的光阑330,可以通过调节光阑的孔径得到预设口径的第一光束和预设口径的第二光束。图像分析装置用于根据所述第一成像器件350采集的所述第一光束的图像和所述第二成像器件360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。
[0029]具体的,入射到所述等离子体分布区域的具有预设时间差的第一光束和第二光束,在等离子体的作用下发生偏折,发生偏折的第一光束和第二光束入射至光阑330。光阑330将遮挡部分发生偏折的光线,使得通过光阑330后的第一光束的口径和第二光束的口径均发生变化。从而在经过第一偏振分光镜340的分光作用下,第一光束经所述第一偏振分光镜340透射后在所述第一成像器件350上得到亮度不同的图像,第二光束经所述第一偏振分光镜340反射后在所述第二成像器件360上也得到亮度不同的图像。
[0030]图像分析装置获取所述第一成像器件350采集的所述第一光束的图像和所述第二成像器件360采集的所述第二光束的图像,根据所述第一成像器件350采集的所述第一光束的图像或是所述第二成像器件360采集的所述第二光束的图像就可以定性地得到待测装置200的等离子体分布区域中的等离子体的分布情况。然后,再通过对比分析所述第一成像器件350采集的所述第一光束的图像和所述第二成像器件360采集的所述第二光束的图像,就可以得到待测装置200的等离子体分布区域中的等离子体在预设时间差内的运动位移差。从而根据所述运动位移差和所述预设时间差就可以有效地得到所述等离子体的运动速度。
[0031]因此,本发明实施例提供的测量系统可以有效地实现等离子体分布区域中的等离子体分布的定性测量及等离子体移动速度的定量测量。
[0032]需要说明的是,本实施例中,为了保证第一光束的波长和第二光束的波长的一致性,所述光源优选包括激光器111。具体的,要得到偏振方向相互正交的第一光束和第二光束,光源的实施方式可以为:如图1所示,所述光源包括激光器111及1/4波片112,所述1/4波片112与所述激光器111耦合,所述激光器111输出的光经过1/4波片112转化为圆偏振光。所述圆偏振光进入所述第二偏振分光镜121,经所述第二偏振分光镜121调节为所述偏振方向相互正交的第一光束和第二光束。进一步地,激光器111可以采用皮秒激光器。皮秒激光脉冲脉宽较短,可以直接作为光快门,无需另外在光路中增加快门,不但减小了系统的复杂度,而且皮秒量级的快门可以消除第一成像器件350和第二成像器件360所拍摄图像的动态模糊,提高第一成像器件350和第二成像器件360的成像质量。
[0033]另外,第一成像器件350和第二成像器件360均用于将光学影像转化为数字信号发送给图像分析装置。因此,第一成像器件350和第二成像器件360均可以采用光电成像器件中的固体成像器件,例如CCD图像传感器或CMOS图像传感器。本发明实施例中优选采用CCD图像传感器。图像分析装置为具有数据处理功能的上位机,例如,可以为安装有图像分析软件的计算机。
[0034]此外,本发明实施例提供的测量系统还包括光调节装置。如图1所示,所述光调节装置包括第二偏振分光镜121、光延时器122及光親合器123,所述第二偏振分光镜121与所述光源親合,所述光延时器122与所述光親合器123分别与所述第二偏振分光镜121親合,所述光親合器123与所述光延时器122親合。其中,光延时器122可以由多个反射镜构成,如图1所示,具
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