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致飽和,甚至可能損壞光電二極管。因此在實驗系統設計中有一個重要難題,即在檢測微弱調制溫升輻射信號的同時,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計有哪些解決方案?
1、雙通道機械斬波法
雙通道機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,通過使用一個頻率遠高于主動式測溫系統調制激光頻率的快速機械斬波器,經過適當的相移和標記空間比,被輸入到激光器的外部輸入中,以便當激光束照射在樣品上時,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,可實現雙通道同時測量。該方法優點是可以完全消除反射激光輻射,除干涉濾光片外,不需要額外的光學濾光片,從而可以同時測量雙通道。缺點是高頻機械斬波會造成溫升輻射信號衰減,由激光調制頻率中的諧波混合項產生的相位噪聲會引起的鎖相輸出信號中含附加噪聲,實驗布局會受到激光和溫升輻射穿過同一個斬波盤對側的限制。
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前端設計激光輻射屏蔽裝置。屏蔽裝置可控制激光器和輻射計之間光路通斷,每次進行單通道信號測量。這樣可以確保不會有反射的激光輻射到達光電二極管,從而保護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,終實現整個系統的反序波長探測。該方法優點是能夠獲得高信號強度(與機械斬波法相比),不會對實驗布局施加物理限制。缺點是不能實現雙通道同時測量。
綜合以上結果,并考慮到雙波長測溫儀潛在的應用環境,主動式測溫系統更適合采用單通道交替快門法,一方面可以獲得較高強度的溫升輻射信號,同時實驗系統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行消除。