一种适用于狭小空间涂层发射率原位检测的光学探头的制作方法

本发明涉及一种适用于狭小空间涂层发射率原位检测的光学探头，属于狭小空间涂层辐射特性测量领域。

背景技术：

1、当前，涂层发射率的测量主要依赖于非原位式的离线测量，且现有测量设备通常体积庞大、结构复杂，难以深入并适配狭窄空间测量，导致测量结果无法真实反映涂层的在役性能。因此，在不破坏涂层的前提下开展涂层发射率原位测量，是准确评估涂层性能的必要手段。

2、针对这一技术难题，本发明提出一种适用于狭小空间涂层发射率原位检测的光学探头，实现复杂环境下涂层发射率的测量，为涂层性能的准确判别与涂层状态检修提供可靠的技术支撑。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于狭小空间涂层发射率原位检测的光学探头，以解决现有技术狭小空间涂层发射率难以测量的问题。

2、为实现上述目的，一种适用于狭小空间涂层发射率原位检测的光学探头。整体为同轴圆柱结构，主要由辐射光发射光源、光路会聚反射组件、通气冷却组件、可见光成像组件、柔性光纤，以及外壳封装组件。

3、进一步地，所述辐射光发射光源包括幅射光发射灯丝与圆柱形金属电极，幅射光发射灯丝采用螺旋结构夹持固定于两根金属电极之间，可稳定辐射出宽波段连续辐射光谱，作为主动探测基准光源，为涂层发射率检测提供可控入射辐射。

4、进一步地，所述光路会聚反射组件采用内凹抛物面铜制反射杯，反射杯内表面镀金处理并通过支撑底座固定；幅射光发射灯丝置于反射杯焦点位置，利用圆弧聚光原理将发散的宽波段幅射光进行汇聚，均匀投射至狭小空间热端部件涂层待测表面，避免辐射能量弥散损失，提升入射辐射均匀性。

5、进一步地，所述通气冷却组件为 3d 打印陶瓷内胆，内胆整体为柱状结构，外围开设圆弧凹槽用于贴合限位，内部预留圆孔通道、cmos 成像传感器安装孔、金属电极安装孔、反射杯支撑底座安装孔、光纤通光孔、柔性光纤过孔及贯通式通气孔；陶瓷内胆自身具备多孔隔热特性，配合通气孔通入冷却气体形成隔热通道，可隔绝狭小空间高温辐射与对流热传导，对探头内部 cmos 成像传感器、光纤、光学镜片及探测元器件进行热防护，抑制高温温漂与信号衰减，保证光电器件长期稳定工作。

6、进一步地，所述可见光成像组件包含cmos 成像传感器与照明光纤，照明光纤内嵌布置于陶瓷内胆内部，外接辅助光源，将可见光传导至探头前端视场，为cmos 成像传感器提供均匀补光照明；cmos 成像传感器通过专用安装孔定位固定，由信号线向外传输图像数据，实时采集待测涂层表面形貌，实现被测物表面缺陷的可视化观测。

7、进一步地，所述柔性光纤采用内壁镀反射涂层的柔性空心光纤，柔性空心光纤贯穿陶瓷内胆布设，接收待测涂层表面反射及自身发射的复合辐射信号，利用涂层反射率与发射率的关联特性，将复合辐射低损耗传导至后端分光检测组件；光纤内壁反射涂层可减少辐射侧向泄漏，提升信号传导效率。

8、进一步地，所述外壳封装组件采用无缝圆柱不锈钢套，将3d打印陶瓷内胆及内部所有光学、电学元器件整体套装封装，不锈钢套具备高强度、抗振动、耐腐蚀、防电磁及热屏蔽特性，适配狭小空间内部强振动、高温燃气腐蚀、复杂电磁干扰的服役工况，同时实现探头整体小型化，适配狭小腔道伸入检测。

9、进一步地，探头各功能部件采用嵌入式布局，所有光路、电路、气路均集成于同轴结构内部，无外置突出构件，满足狭小弯曲腔道的穿行适配要求；陶瓷内胆一体化开孔设计实现各部件精准定位装配，结构紧凑且抗振动移位，适配发动机运行及检测过程中的振动环境。

10、与现有技术相比，本发明的优势为：针对辐射探测系统的典型工作波段，本发明采用宽波段幅射光主动光源，配合分光检测系统，实现了双波段的独立探测，满足狭小空间涂层性能的评估需求；探头整体采用同轴圆柱嵌入式设计，结构结构紧凑，可直接伸入狭小弯曲的腔道内部，弥补大型检测设备无法适配受限空间的缺陷；同时，内部集成的 cmos 成像传感器与光纤补光结构可实时观测涂层表面的物理缺陷，无需额外搭配内窥镜，可同步完成发射率测量与形貌状态评估，简化检测流程；探头采用 3d 打印陶瓷内胆结合主动气冷通道，有效隔绝极端高温向内部传输，依靠不锈钢外壳、内部安装孔位及低损耗柔性光纤设计，辐射光信号稳定传输，可适应狭小空间内部高温、高压、强振动的复杂外场工况，满足狭小空间内部涂层的性能评估与检测等工程应用需求。

1.一种适用于狭小空间涂层发射率原位检测的光学探头，其特征在于：所诉狭小空间涂层发射率原位测量的光学探头包括：前端探头及分光组件；所前端探头包括：辐射光发射光源、光路会聚反射组件、通气冷却组件、可见光成像组件、柔性光纤及外壳封装组件；所述分光组件结构为：前端探头接受到返回的辐射光后首先采用分色镜将辐射信号分光，一部分辐射信号透过分色镜，然后经过第一滤光片滤除杂散光后由第一会聚透镜聚光成像在第一光电探测器上；另一部分辐射信号通过分色镜反射到下方，经过第二滤光片滤除杂散光后由第二会聚透镜聚光成像在第二光电探测器上；

2.如权利要求1所述的一种适用于狭小空间涂层发射率原位检测的光学探头，其特征在于，所述陶瓷内胆外侧壁设有多条圆弧凹槽。

3.根据权利要求1所述的一种适用于狭小空间涂层发射率原位检测的光学探头，其特征在于：所述陶瓷内胆各安装孔位与通道均为一体化精密成型，实现辐射光发射组件、可见光成像组件、光纤组件的定位嵌装，整体结构同轴布设，满足狭小腔道伸入安装与抗振动工况要求。

4.根据权利要求1所述的一种适用于狭小空间涂层发射率原位检测的光学探头，其特征在于：所述辐射光发射灯丝采用螺旋结构。