半导体激光器驱动的热电偶时间常数测试系统及其不确定度研究

本文主要探讨了一种基于半导体激光器的创新热电偶时间常数测试系统的设计与不确定度分析方法。传统的热电偶时间常数测试通常依赖于CO2激光器作为激励源，但本文提出采用上升时间为0.6微秒、功率高达500瓦的半导体激光器，以替代CO2激光器，其优势在于具有更快的响应速度和更高的能量密度。 在设计中，激光器的光束经过精心整形优化，确保在20伏的工作电压和20安培的工作电流下，能在热电偶的测温端产生1050摄氏度的阶跃温度。这样的高温阶跃有助于提高测试精度，尤其是在需要测量大范围时间常数的情况下。 在数据采集过程中，对测量结果进行了小波降噪处理，以减少噪声干扰，提高信号质量。通过建立精确的测量模型，研究人员能够有效地提取出热电偶的时间常数信息。实验结果显示，所测得的时间常数为1.3268秒，而扩展不确定度仅为1.12毫秒，显示出该系统的高精度。 文章深入分析了不确定度的来源，包括测量设备的精度、环境因素、信号处理方法等，通过对这些因素的综合评估，得出了测量结果的不确定性。这为后续的热电偶性能评估和误差控制提供了科学依据。 本文的研究不仅提升了热电偶时间常数测试的效率和精度，还展示了半导体激光器在高温测试领域的潜力。通过提高激光器输出功率，可以进一步提升测试的温度阶跃，拓宽应用范围，对于工业生产和科研领域具有重要的实际价值。这项工作对于推动激光技术在热电偶检测中的应用以及提高测量设备的可靠性具有重要意义。