具体实施方式

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下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-4所示：本发明的一种高辐照度热流传感器标定装置，包括：

激光器1，其内部设置有非球面透镜组系统，所述非球面透镜组系统包括靠近激光器光源的非球面透镜F1和准直透镜F2；

4f成像系统2，其设置在所述准直透镜F2激光出射方向上；一级分光模块3，其位置对准4f成像系统2出射端口；二级分光模块4，其位置对准一级分光模块3的一个分光光路；

光电探测器5，其位置对准所述二级分光模块4的一个分光光路；送进平台6，其位置对准所述一级分光模块3另一个分光光路，所述送进平台6上夹持有标准热流传感器和待标定热流传感器；所述二级分光模块4的另一个分光光路上设置有相机7，所述相机7通过线缆连接有测控计算机8，且所述激光器1、光电探测器5和送进平台6与测控计算机8通过线缆相连。

工作原理：所述激光器1产生辐照度为高斯分布的激光束，非球面透镜组系统将辐照度为高斯分布的激光束整形为均匀光束，即激光入射光束首先经过非球面透镜组系统的非球面透镜F1调制后，在准直透镜F2位置得到辐照度均匀分布的近平顶光束。准直透镜F2的作用有两个，一是将得到的较为均匀的近平顶光束准直成平行光，第二个作用是在准直过程中出射光束会有一定的混光效果，在特定的工作距离处(准直透镜F2的BFL)，近平顶光会进一步匀化得到满足不均匀度指标的平顶光。激光器1功率连续可调，要求输出光束的具有较好均匀度；光束从激光器1出来后，先后进入所述的4f成像系统2、一级分光模块3、二级分光模块4、送进平台6、相机7和光电探测器5。所述4f成像系统2可以实现一一对应的波面传输，可将匀化后的光斑投射到指定距离，同时将光斑直径整形成需要光斑的大小。因此4f成像系统2用于对光束进行二次匀化和光束直径的扩束和缩束，使光束的最终不均匀度和光斑大小满足使用要求。由于光束功率密度极高，需考虑4f成像系统2在成像时的热扰动，以及结合光斑大小需求，光斑距离需求来选定4f成像系统里两块透镜的合适焦距。所述一级分光模块3使绝大部分光能量进入所述送进平台6上的标准热流传感器和待标定热流传感器，具体标定时可移动标准热流传感器或待标定热流传感器的具体位置来对准激光束。一级分光模块3和二级分光模块4的分光比例需根据主光路和分光路的光束接收仪器的安全阈值设置，进入送进平台6的光束为主光路，进入相机7和光电探测器5的光束为分光路，根据分光路光束接收仪响应灵敏度的安全阈值，调整一级分光模块和二级分光模块的分光比例，既要保证光束接收仪能检测到分光路的弱光辐照，又需要确保光束接收仪不被激光烧坏。所述相机7用于检测光束的不均匀度。所述光电探测器5用于检测光束的频响特性。所述测控计算机8分别与激光器1、送进平台6、标准热流传感器、待标定热流传感器、相机7和光电探测器5相连，用于控制所述激光器1的光束输出和送进平台6的移动以及采集所述相机7、光电探测器5、标准热流传感器和待标定热流传感器的输出信号。本发明提供的高辐照度热流传感器标定装置，采用高功率高均匀性的光纤激光器，并运用4f系统对光束进行了二次匀化与整形，得到了稳定、均匀、连续可调的激光热源。

在上述技术方案中，所述激光器1为高功率的光纤激光器，在光纤光源到光纤头这一传输路径上使用非球面透镜组系统开展匀化，光束从光纤头出来的光已经存在一个满足均匀性指标的激光波面；

所述一级分光模块3和二级分光模块4为分光透镜。

在上述技术方案中，所述送进平台的结构包括：

固定底座9，其上固定设置有三个平行的纵向导轨10；所述纵向导轨10上滑动设置有滑块Ⅰ11，所述滑块Ⅰ11上一体成型设置有横向导轨12；滑块Ⅱ13，其滑动设置在所述横向导轨12上，且滑块Ⅱ13上固定设置有两个传感器夹具14，分别用于固定标准热流传感器和待标定热流传感器；

步进电机Ⅰ15，其固定设置在所述固定底座9一侧，所述步进电机Ⅰ15的输出轴固定连接有丝杆Ⅰ16，所述滑块Ⅰ11中固定设置有滚珠丝母Ⅰ17，且所述滚珠丝母Ⅰ17套设在丝杆Ⅰ16上；

步进电机Ⅱ18，其固定设置在所述横向导轨12一侧，所述步进电机Ⅱ18的输出轴固定连接有丝杆Ⅱ19，所述滑块Ⅱ13中固定设置有滚珠丝母Ⅱ20，所述滚珠丝母Ⅱ20套设在丝杆上Ⅱ19。开启步进电机Ⅱ18，步进电机Ⅱ18通过驱动丝杆Ⅱ19转动，使滑块Ⅱ13沿横向导轨12发生横向运动，即可将夹持在传感器夹具14上的标准热流传感器或待标定热流传感器对准一级分光模块3的主光路；同时，通过开启步进电机Ⅰ15，步进电机Ⅰ15驱动丝杆Ⅰ16转动，使滑块Ⅰ11沿纵向导轨10纵向运动，可对标准热流传感器和待标定热流传感器进行纵向位置的调节。

在上述技术方案中，所述4f成像系统2包括通过支架固定的透镜ⅠF3和透镜ⅡF4，其中透镜ⅠF3位于所述透镜ⅡF4和激光器1之间，如图4所示，A为已经满足匀化指标的均匀光斑，通过由透镜ⅠF3和透镜ⅡF4组成的实焦点4f系统2就可将这一均匀光斑面传递到指定距离处形成较小的同样满足匀化指标的光斑B。

一种高辐照度热流传感器标定方法，包括以下步骤：

步骤一、将标准热流传感器和待标定热流传感器安装到送进平台6上，使用传感器夹具14分别将标准热流传感器和待标定热流传感器夹持固定；检查所有水路连接和线路连接，确认没问题后打开激光器1；

步骤二、检查相机7采集到的光束分布数据，若光束分布满足不均匀度小于3％，则进行步骤三，否则需调节光路系统；根据不同类型热流传感器有效测试时间设置激光器1的曝光时间；

步骤三、将标准热流传感器对准一级分光模块3的主光路，用标准热流传感器检测光斑辐照度，即热流密度，调节激光器1的功率至P，此时标准热流传感器测得热流密度为q_std；暂时关闭激光器，将待标定热流传感器对准一级分光模块3的主光路，再设定与标准热流传感器相同的激光器功率值P，然后打开激光器1，获得待标定热流传感器的示热值q_test；

步骤四、重复步骤三5次，每次按需设置不通过的功率值，则依次可得到X＝{0，q_test1，q_test2，q_test3，q_test4，q_test5}，Y＝{0，q_std1，q_std2，q_std3，q_std4，q_std5}，然后将X的值作为自变量，Y的值作为因变量，进行线性拟合，拟合后的斜率η即为待标定热流传感器的标定系数；标定某零点量热计时得到：X＝{0，1.201，2.046，3.035，4.153，5.43}，Y＝{0，1.117，1.954，2.908，3.959，5.144}，单位均为MW/m²，则对其线性拟合可得到其标定系数为0.9503；

步骤五、与此同时，结合试验需要还可以借助光电探测器5采集到的阶跃信号对待标定热流传感器的响应时间进行评估。

综上所述，本发明提供的高辐照度热流传感器标定装置，采用高功率高均匀性的光纤激光器，并运用4f系统对光束进行了二次匀化与整形，得到了稳定、均匀、连续可调的激光热源，在此光源基础上采用比对标定的方法实现了对50MW/m2以内的极高热流传感器的标定和响应时间测定。

在上述技术方案中，所述步骤三中将标准热流传感器或待标定热流传感器对准一级分光模块3的主光路的方法为：开启步进电机Ⅱ18，步进电机Ⅱ18通过驱动丝杆Ⅱ19转动，使滑块Ⅱ13沿横向导轨12发生横向运动，即可将夹持在传感器夹具14上的标准热流传感器或待标定热流传感器对准一级分光模块3的主光路；同时，通过开启步进电机Ⅰ15，步进电机Ⅰ15驱动丝杆Ⅰ16转动，使滑块Ⅰ11沿纵向导轨10纵向运动，可对标准热流传感器和待标定热流传感器进行纵向位置的调节。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。