在主動式測溫理論模型中,會有明顯的激光輻射從樣品上反射回來,被光電二極管收集導(dǎo)致飽和,甚至可能損壞光電二極管。因此在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有一個(gè)重要難題,即在檢測微弱調(diào)制溫升輻射信號的同時(shí),阻擋另一通道與激光同波長的探測器接收反射的激光輻射。針對這種情況,雙波長測溫儀激光輻射屏蔽裝置設(shè)計(jì)有哪些解決方案?
1、雙通道機(jī)械斬波法
雙通道機(jī)械斬波法為避免探測器由于接收大量反射或散射輻射的激光而被損壞,通過使用一個(gè)頻率遠(yuǎn)高于主動式測溫系統(tǒng)調(diào)制激光頻率的快速機(jī)械斬波器,經(jīng)過適當(dāng)?shù)南嘁坪蜆?biāo)記空間比,被輸入到激光器的外部輸入中,以便當(dāng)激光束照射在樣品上時(shí),探測器被阻擋接收反射激光,反之亦然。通過該方法將激光與溫升輻射分離,可實(shí)現(xiàn)雙通道同時(shí)測量。該方法優(yōu)點(diǎn)是可以完全消除反射激光輻射,除干涉濾光片外,不需要額外的光學(xué)濾光片,從而可以同時(shí)測量雙通道。缺點(diǎn)是高頻機(jī)械斬波會造成溫升輻射信號衰減,由激光調(diào)制頻率中的諧波混合項(xiàng)產(chǎn)生的相位噪聲會引起的鎖相輸出信號中含附加噪聲,實(shí)驗(yàn)布局會受到激光和溫升輻射穿過同一個(gè)斬波盤對側(cè)的限制。
2、單通道交替快門法
單通道交替快門法是在濾光片輻射計(jì)前端設(shè)計(jì)激光輻射屏蔽裝置。屏蔽裝置可控制激光器和輻射計(jì)之間光路通斷,每次進(jìn)行單通道信號測量。這樣可以確保不會有反射的激光輻射到達(dá)光電二極管,從而保護(hù)光電二極管免受損壞。然后交換測量通道和光快門的通斷,完成另一通道的信號測量,終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的反序波長探測。該方法優(yōu)點(diǎn)是能夠獲得高信號強(qiáng)度(與機(jī)械斬波法相比),不會對實(shí)驗(yàn)布局施加物理限制。缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)雙通道同時(shí)測量。
綜合以上結(jié)果,并考慮到雙波長測溫儀潛在的應(yīng)用環(huán)境,主動式測溫系統(tǒng)更適合采用單通道交替快門法,一方面可以獲得較高強(qiáng)度的溫升輻射信號,同時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各部分光路通過光纖連接,光快門便于加入其中,可以對反射的激光輻射進(jìn)行消除。