CN107092041A

CN107092041A - 一种激光告警器

Info

Publication number: CN107092041A
Application number: CN201710438401.9A
Authority: CN
Inventors: 徐中辉; 陈妍; 钟阳万; 朱丽平; 王艳; 吴航宇
Original assignee: Jiangxi University of Science and Technology
Current assignee: Jiangxi University of Science and Technology
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2017-08-25

Abstract

本发明公开了一种激光告警器，包括光学接收系统、光电传感器、信号处理器、显示与告警设备以及光电干扰设备，渐变型折射率玻璃球内采用空腔结构，渐变型折射率玻璃球内设有光电传感器，光电传感器连接信号处理器，信号处理器连接光电干扰设备和显示与告警设备，本发明能快速检测，水平视场角360度，俯仰角θ的范围为：‑π/2≤θ≤π/2，定向精度高，能在短时间内侦察出威胁激光，虚警率低、角分辨能力高、视场角大。

Description

一种激光告警器

技术领域

本发明涉及一种告警器，具体是一种激光告警器。

背景技术

由于激光具有多种优异性能，被运用到不同的领域，尤其是在战争中的应用使战场上充满激光威胁，为了避免受到激光武器的打击。激光告警器应运而生。告警器能在受到激光武器打击之前检测激光、告知威胁，并通过干扰或躲避等手段使己方得以生存，激光武器的诞生让战场的作战方式发生了一定的变化，它的出现得到各个国家军方的高度重视。激光具有其它光源无法媲美的相干性、单色性、方向性等特性，这使得它成为了现在高科技战争的宠儿。激光目标指示器、激光雷达、激光测距机等成为了战争中的杀手锏，正是由于这些杀手锏的存在，威胁到了自身的安全，才促进了激光技术的发展。激光告警器是实施光电有效对抗的前提，激光告警器能有效的识别出来袭激光的各种信息参数，从而及时采取预防措施，能够防患于未然，保存自身的生存率，提高己方在战场上的作战能力，把损失降到最小。正因如此多年不仅激光武器受到各国军方的重视，激光告警技术也备受青睐，不同种类的激光告警器如雨后春笋般出现。可以预言，激光告警器在未来的战争中将会体现出巨大的价值所在。其发展也将向低价、快速、精简、高探测率、高性能方向发展。对祖国的军事国防事业将会有着很大的提高。

激光告警光学系统分为光谱识别型、相干识别型、全息探测型、散射探测型激光告警光学系统共四大类。光谱识别型激光告警器又可分为成像型和非成像型，通常由光电二极管组成，非成像型只能检测激光的有无，成像型能检测出激光的方向。相干识别型利用激光的相干性不仅可以识别方向还可以确定激光的波长；全息成像型是利用全息场镜在4个探测器的光敏面上按其光斑偏离光轴中心的不同位置形成光能强弱不同的光点,使4个探测器产生不同的输出信号，信号经电路处理后读出激光信息。以上三种激光告警器只能接收直接过来的激光，而不能通过探测大气散射的激光能量来提供激光告警，现有技术中，传统的激光告警器的激光告警光学系统对激光的检测速度慢，视角不够大，虚警率高，定向精度不高，存在较多缺陷，随着军事的发展，传统的激光告警器已经不能适应需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光告警器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光告警器，包括光学接收系统、光电传感器、信号处理器、显示与告警设备以及光电干扰设备。光学接收系统接收入射激光，送给光电传感器，光电传感器连接信号处理器，信号处理器连接光电干扰设备和显示与告警设备。其特征在于所述光学接收系统由滤光膜和渐变型折射率玻璃球构成，滤光膜设于渐变型折射率玻璃球表面，渐变型折射率玻璃球内采用空腔结构，所述渐变型折射率玻璃球内设有所述光电传感器。

作为本发明进一步的方案：所述滤光膜采用球面结构。

作为本发明进一步的方案：所述滤光膜包括若干个均匀的纵横交错排列的滤光膜块。

作为本发明进一步的方案：所述渐变型折射率玻璃球的空腔内采用真空环境。

作为本发明进一步的方案：所述光电传感器采用CCD感应器。

作为本发明进一步的方案：所述CCD感应器采用球形结构，CCD感应器感光面为球面。

作为本发明进一步的方案：所述CCD感应器包括光敏元件、输入单元和输出单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用滤光膜和渐变型折射率玻璃球及球形结构CCD，能快速检测不同波长的激光，水平视场角360度，俯仰角θ的范围为：-π/2≤θ≤π/2，实现全向检测，定向精度高，能在短时间内侦察出威胁激光，虚警率低、角分辨能力高、视场角大，具有光电转换、信息存贮和延时等功能，而且集成度高、功耗小。

附图说明

图1为激光告警器的结构框图。

图2为激光告警器的结构示意图。

图3为滤光膜块的结构示意图。

图4为激光告警器的工作示意图。

图5为激光告警器入射激光光路轨迹随渐变型折射率玻璃球折射率分布变化示意图。

图6为渐变型折射率玻璃球中折射率变化速率越来越小型的函数示意图。

图7为渐变型折射率玻璃球中折射率均匀变化型的函数示意图。

图8为渐变型折射率玻璃球中折射率变化速率越来越大型的函数示意图。

图中：1-CCD感应器、2-空腔、3-渐变型折射率玻璃球、4-滤光膜。

具体实施方式

下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明实施例中，一种激光告警器，包括光学接收系统、光电传感器、信号处理器、显示与告警设备以及光电干扰设备。光学接收系统接收入射激光，送给光电传感器，光电传感器连接信号处理器，信号处理器连接光电干扰设备和显示与告警设备。光学接收系统用于对来袭激光进行收集变换，去除杂光等无用光，光学接收系统由滤光膜4和渐变型折射率玻璃球3构成，滤光膜4采用球面结构，滤光膜4包括若干个均匀的纵横交错排列的滤光膜块，滤光膜4设于渐变型折射率玻璃球3表面，渐变型折射率玻璃球3内采用空腔2结构，渐变型折射率玻璃球3的空腔2内采用真空环境，渐变型折射率玻璃球3内设有光电传感器，光电传感器用于将光学接收系统传送过来的光信号转换成电信号，光电传感器采用CCD感应器1，CCD感应器1采用球形结构，CCD感应器1感光面为一球面，CCD感应器1包括光敏元件、输入单元和输出单元，光电传感器连接信号处理器，信号处理器用于将转换成的电信号进行处理，对应成来袭光的信息，信号处理器连接光电干扰设备和显示与告警设备，显示与告警设备用于将处理好的信息进行显示，更加直观的了解来袭光的方向等信息，光电干扰设备用于根据传回的信号采取一定措施对来袭光进行干扰和诱骗等行动，以便躲过激光威胁。

本发明工作时，光学接收系统包括渐变型折射率玻璃球3，渐变型折射率玻璃球3采用球形结构，渐变型折射率玻璃球3表面设有滤光膜4，滤光膜4为球面结构，滤光膜4包括多个不同的滤光膜块，根据不同的威胁激光波长对应不同的滤光膜块，不同的滤光膜块进行均匀交错的分布，工作时，如图4所示，入射激光照射告警器，告警器能够使不同的威胁激光都能被接收到，性能优良，检测性能佳，滤光膜纵横交错的排布有利于激光的均匀入射，光能均匀的照射到CCD感应器1上，当入射激光射入时，滤光膜4能够将自然阳光，火炮光等杂光滤除，只允许威胁激光进入系统，从而减小了虚警率，滤光膜4贴覆在渐变型折射率玻璃球3表面，入射激光经过滤光膜4进行杂光过滤后，通过渐变型折射率玻璃球3将过滤后的激光转变光路，使其汇聚到一起。渐变型折射率玻璃球3内部采用真空的空腔2结构，空腔2内装有CCD感应器1，经过渐变型折射率玻璃球3汇聚的激光通过CCD感应器1进行检测，当光线进入光学系统投射到CCD感应器1上时，激光光线汇聚成一个光斑，并且强度由外向里逐渐增强，投射光斑越小，CCD感应器1就能更加准确的检测出激光的方向，光斑光强由外到里越来越强，中心点最强，其与球心对应的连线方向即是激光的入射方向，CCD感应器1是由高感光度的半导体材料支制成的新型光电转换器件，主要由光敏元件、输入单元和输出单元等组成，CCD感应器1上的光敏元件能够将光信息转换成电信号，能够存储由光产生的信号电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由存储模块进行保存，当施加特定时序的脉冲时，存储的信号电荷能够在CCD感应器1内作定向传输而实现自扫描，能够轻易的把数据传输信号处理器，并借助信号处理器进行处理，具有光电转换、信息存贮和延时等功能，而且集成度高、功耗小，在摄像、信号处理和存贮3大领域中具有广泛的应用，经过CCD感应器1检测好的信息传送到信号处理器中进行信号处理，解出来袭威胁激光的方向等信息，本发明能快速检测，水平视场角360度，俯仰角θ的范围为：-π/2≤θ≤π/2，定向精度高，能在短时间内侦察出威胁激光，虚警率低、角分辨能力高、视场角大，在现代化的军事战争中起到了不可估量的作用，对一个国家的国防事业具有巨大的意义。

对于渐变型折射率玻璃球，其折射率分布有以下三种：

1.折射率变化速率越来越小型，如图6所示，可设其一元二次函数为：n＝ar²+br²+c将坐标点(r0,n1)，(R,n2)，(-b/2a,n2)代入上式的得到下列三个式子

n₂＝aR²+bR²+c (3.2)

由①、②、③式可得

由(3.1)、(3.2)、(3.3)、(3.4)、(3.5)式子联合可求得：

将a、b、c的值代入方程式n＝ar²+br²+c得到折射率分布曲线函数：

2.折射率均匀变化型，如图7所示，可设一元二次方程式：n＝ar+b

将点(r₀,n₁)、(R,n₂)代入到一元二次方程式：n＝ar+b

得到：

n₁＝ar₀+b (3.6)

n₂＝aR+b (3.7)

由①、②式可求得

将(3.9)、(3.8)代入一元二次方程式：n＝ar+b得到折射率分布曲线函数：

3.折射率变化速率越来越大型，如图8所示，可设一元二次方程折射率分布曲线函数为：n＝-ar²+br²+c

将点(r₀,n₁)、(R,n₂)、(b/2a,n₁)代入到一元二次方程n＝-ar²+br²+c得以下三式：

n₂＝-aR²+bR+c (3.12)

由①、②、③式可得：

由(3.10)、(3.11)、(3.12)、(3.13)、(3.14)式子联合可求得：

将上面a、b、c的值代入到一元二次方程折射率分布曲线函数：n＝-ar²+br²+c得到折射率分布曲线函数为：

参阅图5，光路S1，S2，S3为同一入射光分别对应不同的折射率分布时的光线轨迹，经过研究折射率变化速率越来越小型的折射率分布有利于光的聚集作用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种激光告警器，包括光学接收系统、光电传感器、信号处理器、显示与告警设备以及光电干扰设备。光学接收系统接收入射激光，送给光电传感器，光电传感器连接信号处理器，信号处理器连接光电干扰设备和显示与告警设备。其特征在于所述光学接收系统由滤光膜和渐变型折射率玻璃球构成，滤光膜设于渐变型折射率玻璃球表面，渐变型折射率玻璃球内采用空腔结构，所述渐变型折射率玻璃球内设有所述光电传感器。

2.根据权利要求1所述的激光告警器，其特征在于，所述滤光膜采用球面结构。

3.根据权利要求1所述的激光告警器，其特征在于，所述滤光膜包括若干个均匀的纵横交错排列的滤光膜块。

4.根据权利要求1所述的激光告警器，其特征在于，所述渐变型折射率玻璃球的空腔内采用真空环境。

5.根据权利要求1所述的激光告警器，其特征在于，所述光电传感器采用CCD感应器。

6.根据权利要求5所述的激光告警器，其特征在于，所述CCD感应器采用球形结构，CCD感应器感光面为球面。

7.根据权利要求5所述的激光告警器，其特征在于，所述CCD感应器包括光敏元件、输入单元和输出单元。