[发明专利]放电通道多波段光学同步测量装置及其运行方法

权利要求书

1.一种放电通道多波段光学同步测量装置，其特征在于，包括：

信号捕捉单元，用于在平行于阵列平面的维度捕捉放电通道激励的不同波段的辐射光；

多波段信号调理单元，用于实现不同波段光信号的光电转换、非线性校正及放大；

信号数字化存储单元，用于完成信号的数字化同步采集存储；

供电单元，用于实现电源管理，并给多波段信号调理单元进行供电；

所述多波段信号调理单元的输入端通过全介质塑料光缆与信号捕捉单元的输出端相连，多波段信号调理单元的输出端通过同轴电缆与信号数字化存储单元的输入端相连；所述多波段信号调理单元与供电单元通过导线相连，并置于屏蔽腔体内；

所述多波段信号调理单元包括不同波长光探测器件组、非线性校正模块和信号放大模块；所述不同波长光探测器件组的输入端通过全介质塑料光缆与光纤阵列平面的输出端相连，其输出端通过导线与非线性校正模块的输入端相连；所述非线性校正模块的输出端通过导线与信号放大模块的输入端相连；所述信号放大模块通过同轴电缆驱动后续的信号数字化存储单元；

所述信号捕捉单元包括置于前端的光学镜头和置于后端的光纤阵列平面；所述光纤阵列平面位于光学镜头的焦平面上；所述光纤阵列平面的输出端通过全介质塑料光缆与多波段信号调理单元的输入端相连；所述光纤阵列平面是一个m行、n列的等间距排列的光纤阵列组，每一列为一组，即n组；所述不同波长光探测器件组包含n种不同敏感波长的光探测器件，对应光纤阵列平面中的n组阵列；每种器件的个数为m个，对应光纤阵列平面中每组阵列的m行；光探测器件与光纤阵列通过全介质塑料光缆一一对应相连；相应的，放电通道在平行于光纤阵列平面的维度沿行方向被分为了m段，分别由第1至m行光纤阵列观测；

所述放电通道多波段光学同步测量装置的运行方法，步骤如下：

信号捕捉：光学镜头对放电通道的辐射光进行聚焦，使得聚焦的光信号落在光纤阵列平面上，光纤阵列组对聚焦的光信号进行捕捉；

信号调理：不同波长光探测器件组对通过全介质塑料光缆输入的光信号进行光电转换，并通过导线输出至非线性校正模块进行电信号的波形校正，之后通过导线输出至信号放大模块进行电信号放大；

信号采集存储：放大后的不同波长的电信号经同轴电缆驱动信号采集存储单元，实现对不同波长信号的数字化同步采集存储；

不同放电通道段温度计算：利用存储的不同波长的信号，可由下式计算放电通道的温度：

（1）

式中，T_d为第d行光纤阵列观测的放电通道段的温度，d=1, 2, …, m；k为玻尔兹曼常数；ln表示自然对数；λ_i和λ_j分别为第i和j列器件的敏感波长，i=1, 2, …, n，j=1, 2, …,n，i≠j；A_i和A_j分别为第i和j列器件采集信号的跃迁几率，g_i和g_j分别为第i和j列器件采集信号的统计权重，E_i和E_j分别为第i和j列器件采集信号的激发态能量，均为经验常数；I_di和I_dj分别为第i和j列器件观测的第d行光纤阵列对应通道段的辐射光信号强度；

不同放电通道段电导率计算：根据计算得到的放电通道温度及等离子体输运理论，可得放电通道电导率；

通过选择不同行中任意两个观测器件的测量信号，即可同时得到放电通道不同通道段的温度和电导率。