在一个激光三维成像系统,空间平行激光束的强度呈现正弦频率调制 f。范围 d目标点的被激光是通过测量相移Ω(频道)阶段目标的反射辐射的表面,对参考信号。范围 d从衡量检索量Ω公式 (1) d = Ω c 4 π n f , 在哪里 c真空光速吗 n介质折射率。范围是成反比的 ωΔ范围,从而使错误 d成反比的平方 f。因此,更高的调制频率提高系统性能。然而,一个问题是有关激光三维成像系统是混叠,这意味着一系列模糊性来自调制的周期性质,不允许区分两个不同测量范围为2的倍数 πΩ。混叠通常是通过采用双频率调制技术,来解决一个低频(LF)和高频(HF)调制系统中使用的 10]。低频率允许范围的消歧,而高频消歧已经解决提供了一种精确测量一次。

目标表面的3 d图像可以通过全面记录激光目标的整个表面上,收集范围信息的云 d和重建三维模型与一个合适的软件。3 d渲染本质上是空间的,这意味着可以直接测量尺寸和距离目标表面特征的三维模型。设备允许也记录的2 d图像目标表面的和灰色的规模成正比表面反射率的波长激光(强度通道)。方法的另一个关键特性是,它不需要外部照明因为激光探针及其反映部分被探测到的信号。关于摄像机的主要优点是可以准确地比较三维模型获得了在不同的时间和定量评价的差异。当操作水下,房车的检查,必须仔细考虑的有害影响范围评价光学噪声来自激光的部分背散射的水。水浊度的效果越来越显著增加由于溶解物质的存在。如果 k衰减系数和水吗 n水的折射率,可以证明( 8,背散射激光强度 我 _b像一个巴特沃斯(方程( 2)调制截止频率的低通滤波器 f _c= kc/ 2 πn: (2) 我 b ∝ 1 1 + f / f c 。

这意味着,调制频率 f> f _c与增强,水反向散射的贡献是最小化系统的手术范围和3 d模型精度。理论计算,在图 1显示,一个典型的价值 k= 0。 5米 ⁻¹在反应堆容器, f c = 17.9 MHz,调制频率范围内的商业激光源的振幅调制频率200 MHz可能达到。

这些理论考虑支撑的发展是三维激光成像系统而言,应用程序组件必须检查从米的距离由于物理约束,防止安装在接近反应堆堆芯的成像系统。从运营的角度来看,水而言几乎是维持在高纯度,因此,较低的值 k因为这是最重要的因素在预防退化的铝复合燃料元素和其他结构组件的水冷反应堆的研究( 11]。最相关的不确定性相关水折射率 n,也就是一个函数的操作温度 T。的 n (T)依赖已经被几位作者研究 12, 13),结果表明,纯净水,它减少约1.5% 0°C - 100°C范围和典型值为1.33,25°C。此前,精确测量而言,建议估计水温度和计算的价值 n (T)在方程(使用 1相应的)。

辐射宽容是三维激光成像系统ENEA开发和测试在TRIGA RC1核研究反应堆由两个分离模块,一个主动和被动(探针),在图所示的方案 2。

被动操作模块是系统的部分合格的水下和辐射环境。它包含基本的水密住房与铝垫圈和不锈钢配备一个光学窗口。内部分配镜头,镜,光纤激光方向盘和偏转扫描完成的检查区域。所有的光学组件处理hard-rad介电涂层(SiO₂助教₂O₅5 MGy)测试。倾斜的汽车(TR-14 Pytron)和锅(TR-20 Pytron)的扫描镜与防辐射的辐射严重的润滑剂(Ultratherm 2000)和1 MGy测试。电动微型开关,用于运行和参考,由聚醚醚酮(PEEK),金青铜和ruby。水密不锈钢管连接的主动与被动模块,主要光纤和电缆内部。所有铜导线绝缘和聚酰亚胺薄膜有10米长,和系统中的光纤辐射和辐射引起的衰减,在515 nm的TID 1 MGy,范围在1 - 1.5 dB / m。激光束的传输单模纤维安装,而对信号接收、多模包(7纤维,400 µ每米直径)是用来增加景深,减少弯曲半径。

活动模块包括激光、紧凑的二极管激光器在波长515纳米的最大连续波功率20 MW(οLuxX®系列激光)和类似的调幅高达200 MHz的可能性。为了消除混叠效应,激光同时振幅调制低频= 10 MHz频率低,高频HF = 200 MHz。

模块还举办了一场雪崩光电二极管探测器(adp)信号检测,前端电子、600 MHz锁定放大器,扫描电机的控制器。干涉滤光片是定位在美国为消除切伦科夫辐射背景。

设备的性能方面的错误Δ范围 d作为目标的距离的函数代码,与内部开发的模拟计算和结果如图所示 3noncontaminated和受污染的水(TID = 1 MGy)和 n= 1.33, k= 0.05米⁻¹7兆瓦,激光功率、锁定放大器的积分时间,等于10 ms。

距离误差随目标距离和速度的情况下系统的TID 1 MGy。仿真辐照条件下,目标距离小于5米,距离误差仍低于1毫米。