水流吸收型高能激光能量计溯源方法及其溯源体系研究

提出了一种利用电加热丝作为校准源的高能激光能量计校准方法,将水流从吸收腔前端导入至加热容器,在加热后流入吸收腔。通过精确计量水流吸收的热能并与能量计测量结果进行比较,达到对高能激光能量计校准的目的。研究表明校准系统的热交换模型与吸收腔内的热交换模型一致,均经历了储能和功率平衡两个阶段。水流及相变气体的散射效应对测量结果的影响较小,经过修正后可以忽略其影响。通过深入分析各个环节的测量不确定度表明,残留能量和流量变化对测量不确定度的影响最显著,增加水箱的容积可以有效降低残留能量对测量不确定度的影响。在对各个环节的影响修正后估算出系统的测量不确定度约为4.8%(k=2),被校高能激光能量计校准后的测量结果与其他类型的参考高能激光能量计进行比对,两者具有很好的一致性,修正因子仅为1.006,标准偏差为1.4%。     

高能激光能量计校准方法研究

给出了一种绝对式高能激光能量计光电校准方法.该方法以大功率灯作为校准光源,通过测量灯两端的电压以及电流获得电能值,去掉灯所消耗的热能,得到灯所发出的光能.所设计平板能量计将大功率灯密封在高能激光能量计内,光能全部被能量计吸收.根据能量计输出值以及光能值便可实现能量计光电校准.结果表明,能量计光电校准不确定度约为1.5%.     

高能激光能量计测温电阻温度标定研究

对绝对量热式高能激光能量计测温电阻丝的温度特性进行了研究.以锥形吸收腔高能激光能量计为实验模型，分别对处于自由状态下以及缠绕于能量计吸收腔表面后的测温电阻丝的温度电阻特性进行了实验分析.结果表明,两种状态下测温电阻丝的电阻随温度变化规律并不相同.用最小二乘法对测温电阻丝的电阻与温度实验数据进行数据处理并建立补偿模型，从而对缠绕于吸收腔表面后的测温电阻丝的电阻温度关系标定，经修正后能量计的测温电阻和Pt100电阻的偏差小于0.01 Ω，温度偏差小于0.02 ℃，从而提高了能量计测温准确度.     

高能激光能量在线测试中的不确定度分析

介绍了高能激光在线测试的原理、方法,分析了其不确定度的来源。基于测量模型中有两个变量是相关的,且变量本身又是动态的,以部分试验数据为基础详尽地阐述了实验中异常值的剔除、A类标准不确定度及合成标准不确定的处理方法,其中采用了工程近似方法,使问题得到了简化。     

高能激光能量在线测试中的不确定度分析

 介绍了高能激光在线测试的原理、方法,分析了其不确定度的来源。基于测量模型中有两个变量是相关的,且变量本身又是动态的,以部分试验数据为基础详尽地阐述了实验中异常值的剔除、A类标准不确定度及合成标准不确定的处理方法,其中采用了工程近似方法,使问题得到了简化。     

长脉冲高能激光能量测试技术的研究

用锥形腔量热式激光能量计,测量了在不同脉冲宽度条件下,脉冲激光能量和激光吸收腔温升之间的关系,并用传统的方法得到不同激光能量对应的温升,并按照有关公式计算得到激光能量,结果表明实际激光能量和按传统方法计算得到的激光能量之间存在较大的差距;我们从理论上分析了由于热辐射、热传导影响,得出锥形吸收腔时间温度曲线关系的数学模型;用该数学模型对测量得到温度时间曲线进行最小二乘法拟合,拟合曲线和实际曲线非常吻合;通过该曲线我们对测量结果进行修正,和传统数据处理方法比较,该方法得到的结果更接近真值.     

绝对吸收式激光能量计高准确度校准技术研究

采用量热法的高能激光能量计用于测量能量大于50 kJ的连续波高能激光能量,通常用已知功率的连续激光开展激光能量计的光电校准需要激光照射时间超过20 min,而由于热损失等原因,进行长时间激光能量校准时,校准不确定度高达12%。以量热式平面吸收高能激光能量计为模型,从理论上分析了热辐射、热对流对连续波高能激光能量测量结果的影响,得到了较准确的平面吸收腔激光能量计冷却数学模型,实现了能量计热损失补偿,并通过建立相应的实验装置验证了该模型,用其对装置的测量结果加以修正,可使光电校准的测量不确定度减小到1%以下。     

阶梯反射锥型高能激光能量计温度场控制技术

高能激光会造成吸收体材料表面的温度急剧升高甚至损坏,同时造成吸收体上长期存在较大的温度梯度,这给温度的准确测量造成了很大的难度,为解决上述问题,提出了一种阶梯状镀金反射锥和V型槽结构的吸收体,通过对镀金锥的设计将能量分配到吸收体各部分上,研究了V型槽的几种设计方法对温度场和表面温度的影响,研究表明通过对吸收体各部分的质量和V型槽的参数控制可以大幅降低吸收体各部分的温度梯度、吸收体表面温度和吸收体的平衡时间,从而提高高能激光能量计的激光损伤阈值,并降低温度准确测量难度和减少热损失,最终达到提高准确度的目的。     

高能激光功率能量测量中的定标方法

高能激光功率、能量极高，这对其测量造成极大的困难，如何准确、有效的对其定标具有很重要的意义。文中分别从能量定标、功率定标两个方面作了详细的分析，并得到了功率、能量设计中应注意的几个重要问题。     

量热式激光能量计内外表面温差对测量结果的影响

从理论上研究了量热式激光能量计激光照射过程中和激光照射后内外表面温度时间关系．编制了计算机程序计算得到激光照射时间内以及激光停止照射后内外表面温度关系曲线．通过稳定的高温温度场加热试验件模拟激光照射量热式激光能量计内外表面温度的升温过程，通过迅速将试验件移离高温温度场模拟激光停止照射后量热式能量计内外表面温度的变化，并测量了量热式能量内外表面温度时间曲线．实验和理论研究结果相符，结果表明激光停止照射后，内外表面温度迅速趋近，由此引入的测量不确定度小于0．25％．     

高功率激光能量测试的卡计系数标定技术

提出在卡计系数标定中采用直线拟合方法,综合考察相关系数、斜率、截距、斜率和截距标准偏差等参数,以斜率相对标准偏差作为采用何种直线拟合的主要判断依据;若过零直线拟合的斜率相对标准偏差小于不过零的斜率相对标准偏差,认为截距为随机误差,卡计系数标定按照非等精度的加权平均法求解;反之,应按照不过零直线拟合,截距为测试的系统误差,根据定位回归误差大小判断并剔除粗大误差;这样可以合理给出激光能量测试的卡计标定系数。     

高功率激光能量测试的卡计系数标定技术

提出在卡计系数标定中采用直线拟合方法,综合考察相关系数、斜率、截距、斜率和截距标准偏差等参数,以斜率相对标准偏差作为采用何种直线拟合的主要判断依据;若过零直线拟合的斜率相对标准偏差小于不过零的斜率相对标准偏差,认为截距为随机误差,卡计系数标定按照非等精度的加权平均法求解;反之,应按照不过零直线拟合,截距为测试的系统误差,根据定位回归误差大小判断并剔除粗大误差;这样可以合理给出激光能量测试的卡计标定系数。     

对电流量热器法测定液体比热容实验的改进

考虑两个量热器的电阻不相等,推导出液体比热容的计算公式。不必交换电阻重测,按m2≈m1c1/c2称比较液体的质量,可以使两种液体的升温大致相等,散热条件基本相同。     

新型全吸收式高功率微波能量计

为解决高功率微波源传输线内能量的测量,研制了一种全吸收式液体高功率微波能量计。能量计采用乙醇、去离子水等混合液作为吸收液,吸收液吸收微波后体积膨胀,探测器内的液面升高,通过控制系统得到液面升高引起的电压变化值,从而得到被测能量的大小。该套能量计具有结构简单、测量准确度高等特点,经过实验,测得能量计端口的电压反射系数小于-20 dB,具有较好的匹配性,能够开展10~600 J能量的测量,5次测量结果标准偏差优于3%,可满足高功率微波源传输线内或空间辐射能量的测量。     

Study of linearity for a high dynamic range calorimeter

A high dynamic range calorimeter has been designed for the DArk Matter Particles Explore(DAMPE) satellite. It consists of 308 BGO crystals, multi-dynode readout PMTs and front end electronics system. We have built on previous research to show that BGO fluorescence should not be saturated by high electron energy density under DAMPE's energy range. A BGO fluorescence simulator is set up to calibrate the energy range of the dynodes, while a cosmic-ray unit is used to calibrate 1 MIP with the ADC count in dynode 8. Linearity is achieved for the dynamic range from 0.5 MIPs to 1.26×105MIPs. The requirements of DAMPE can thus be satisfied.     

用最小电离的质子刻度铅–闪烁光纤夹层电磁量能器

研究利用最小电离的质子和已知能量的电子来刻度铅–闪烁光纤夹层电磁量能器.对最小电离粒子输出响应进行光纤衰减修正后,利用最小电离质子的输出响应对量能器测量单元进行标定,然后对不同入射能量的电子事例进行能量重建,重建能量与入射能量有很好的线性关系.本文还对最小电离的质子与μ子对量能器测量单元的输出响应进行了比较,发现二者在误差范围内是一致的.     

高能激光技术进展与面临的挑战

文章分析和比较了几种高能激光器技术发展现状和面临的挑战,以及各自可能适用的范围.特别对二极管抽运固体激光器和光纤激光器的几种束相干合成方法和光束质量评价方法进行了分析和讨论.二极管抽运固体激光器和光纤激光器近十年来异军突起,被人们看作是继化学激光器后的第二代高能激光器.光纤激光器进展要比二极管抽运固体激光器滞后5到10年.对几十万瓦以上的激光器来说,在相当长的时间内仍然要靠化学激光器.     

高能激光技术进展与面临的挑战

文章分析和比较了几种高能激光器技术发展现状和面临的挑战,以及各自可能适用的范围.特别对二极管抽运固体激光器和光纤激光器的几种束相干合成方法和光束质量评价方法进行了分析和讨论.二极管抽运固体激光器和光纤激光器近十年来异军突起,被人们看作是继化学激光器后的第二代高能激光器.光纤激光器进展要比二极管抽运固体激光器滞后5到10年.对几十万瓦以上的激光器来说,在相当长的时间内仍然要靠化学激光器.