CN111174922B - 单光子测温功能瞄镜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单光子测温功能瞄镜，包括单光子激光发射器、处理镜组、单光子激光接收器、单光子激光解析器、数据采集器、算法运算器、结果存储器、分化显示器；所述单光子激光发射器、处理镜组、单光子激光接收器用于所述单光子测温功能瞄镜的单光子激光发射与接收；所述单光子激光解析器用于对单光子激光进行解析；所述数据采集器用于采集并存储所述单光子测温功能瞄镜测温过程中的各项数据；所述算法运算器用于预存测温功能算法，进行目标处测温结果的计算；所述结果存储器及所述分化显示器用于将目标处测温结果进行存储及显示。本发明的有益效果为：提高瞄镜的瞄准精度，实现单光子激光测温功能，高效精确。
Description
技术领域
本发明涉及激光瞄镜领域，具体涉及一种单光子测温功能瞄镜。
背景技术
瞄镜：瞄准镜主要分为以下三大类:望远式瞄准镜(Telescopic sight)、准直式瞄准镜(Collimating optical sight)、反射式瞄准镜(Reflex sight)。其中以望远式瞄准镜和反射式瞄准镜最为流行。上述两类瞄准镜主要在白天使用，因此又被统称为白光瞄准镜(day scope/sight)，另外还有供夜间瞄准用的夜视瞄准镜(night scope/sight)，是在上述两类瞄准镜上加上夜视装置，而按夜视装置的种类，又可分为微光瞄准镜、红外瞄准镜(又可细分为主动红外和热成像两类)。
激光被广泛运用于各类激光瞄镜，在军工、工业和民用都有广泛的应用市场，但现有的激光瞄镜一般侧重于瞄准功能，其他配备功能较少，如测温，测角等功能需要使用者根据自身经验测定或利用其他设备测定，精度低，速度慢，难以达到预期的高效精确的水平；同时现有的激光瞄镜一般通过发射激光脉冲信号，测量激光回波信号的时间差来间接测定目标距离，需要足够大的回波能量来确保测量精度；由于其相干性、方向性受自身光学性质及大气环境影响，到达目标后反射的回波信号会发生漫反射和折射，极大地影响了测量精度和测量速度，特别是雨雪雾等极端天气环境下，测量误差更大，与真实数据有较大的偏差。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种单光子测温功能瞄镜。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明提供了一种单光子测温功能瞄镜，包括单光子激光发射器、处理镜组、单光子激光接收器、单光子激光解析器、数据采集器、算法运算器、结果存储器、分化显示器；
所述单光子激光发射器、处理镜组、单光子激光接收器用于所述单光子测温功能瞄镜的单光子激光发射与接收；
所述单光子激光解析器用于对单光子激光进行解析，得出单光子激光携带的相关数据；
所述数据采集器用于采集并存储所述单光子测温功能瞄镜测温过程中的各项数据；
所述算法运算器用于预存测温功能算法，进行目标处测温结果的计算；
所述结果存储器及所述分化显示器用于将目标处测温结果进行存储及显示。
本发明的有益效果是：通过单光子测温功能瞄镜在瞄镜瞄准过程中进行自动测温，使用者在远处即可对目标处温度进行自动测温，利用单光子激光及算法在测温过程中减少外界因素影响，进行多项修正，其中采用单光子光束进行目标瞄准，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，在发射单光子激光、反射单光子反射激光的过程中，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，高效算法保证了目标处环境温度测算的准确性，使测量精度更高，测量速度更快。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的装置结构示意图；
附图标记：
单光子测温功能瞄镜1、单光子激光发射器101、处理镜组102、单光子激光接收器103、单光子激光解析器104、数据采集器105、算法运算器106、结果存储器107、分化显示器108。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例的单光子测温功能瞄镜1，包括单光子激光发射器101、处理镜组102、单光子激光接收器103、单光子激光解析器104、数据采集器105、算法运算器106、结果存储器107、分化显示器108；
所述单光子激光发射器101、处理镜组102、单光子激光接收器103用于所述单光子测温功能瞄镜的单光子激光发射与接收；
所述单光子激光解析器104用于对单光子激光进行解析，得出单光子激光携带的相关数据；
所述数据采集器105用于采集并存储所述单光子测温功能瞄镜测温过程中的各项数据；
所述算法运算器106用于预存测温功能算法，进行目标处测温结果的计算；
所述结果存储器107及所述分化显示器108用于将目标处测温结果进行存储及显示。
本实施例通过单光子测温功能瞄镜1在瞄镜瞄准过程中进行自动测温，使用者在远处即可对目标处温度进行自动测温，利用单光子激光及算法在测温过程中减少外界因素影响，进行多项修正，其中采用单光子光束进行目标瞄准，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，在发射单光子激光、反射单光子反射激光的过程中，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，高效算法保证了目标处环境温度测算的准确性，使测量精度更高，测量速度更快。
优选的，所述单光子激光发射器101向目标发射单光子出射激光，所述单光子激光接收器103接收被目标反射的单光子反射激光；
所述处理镜组102包括凸透物镜、非线性光学单晶透镜、分光棱镜、倒像透镜、凸透目镜，用于对所述单光子出射激光及所述单光子反射激光进行光学处理。
本优选实施例中使用的单光子激光具有特殊的物理性质，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，所述单光子激光发射器101用于向目标发射单光子激光，能够减少发射过程中的误差，受外界环境的温度天气等的影响较小，能够保证较远的测量范围；所述处理镜组102组成瞄镜瞄准及测温的光学通路。
优选的，所述单光子激光解析器104用于对接收到的所述单光子反射激光进行拆分解析，得出所述单光子反射激光携带的目标处各项数据。
所述单光子激光解析器104与所述单光子激光接收器103相连，将接收到的所述单光子反射激光进行光电转换，并在此过程中对单光子反射激光的波长、往返时间、能量、频率等进行拆分解析，所得数据实时发送至所述数据采集器105。
本优选实施例中所述单光子激光解析器104用于对接收到的所述单光子反射激光进行拆分解析，得出所述单光子反射激光携带的目标处各项数据；所述单光子激光在目标处被反射后的所述单光子反射激光经过大气折射散射及目标处环境后自身各项数据发生变化，在对所述单光子反射激光进行光电转换和拆分解析的过程中得到的各项数据在所述算法运算器106中进行计算，即可得到目标处环境温度，高效、精确地在瞄准目标的过程中测得目标处实时温度。
优选的，所述数据采集器105对各项数据进行分类采集及标记存储：
所述单光子测温功能瞄镜1各项功能系数：雪崩光电二极管光电转换效率修正系数，雪崩光电二极管品质因数，雪崩光电二极管工艺因数；
所述单光子测温功能瞄镜1使用环境各项修正系数：湿度修正系数，气溶胶粒子密度修正系数，空气密度修正系数，弹性散射影响因子，衰减因子，空气折射率修正系数。
本优选实施例中所述数据采集器105对各项数据进行分类采集及标记存储，所述单光子测温功能瞄镜1各项功能系数、所述单光子测温功能瞄镜1使用环境各项修正系数及所述单光子激光解析器104对接收到的所述单光子反射激光进行拆分解析后得出的，所述单光子反射激光携带的目标处各项数据，均在所述数据采集器105中进行标记存储，便于各项数据在所述算法运算器中106进行计算，得到目标处环境温度，高效、精确地在瞄准目标的过程中测得目标处实时温度。
优选的，所述算法运算器106内置预设算法，根据所述数据采集器105采集到的各项数据进行测温功能算法运算：
假设一个目标的绝对温度为T，它向四周空间散发热能量W；
其中，所述算法运算器106中算法包括：目标的热能量公式为：
上述公式中，A1是环境中湿度修正系数，A2是环境中气溶胶粒子密度修正系数，A3是环境中气压修正系数，c是真空中光速，α是环境空气密度修正系数，F是瑞利散射归一化系数，β是弹性散射影响因子，λ是入射激光波长，χ是衰减因子，μ是反射激光波长修正值，τ是空气折射率修正系数，t是测量时间，V是单位体积。
由雪崩光电二极管将能量信号W转换成为电压信号U，将电压信号反向推导出温度数值T，其计算公式如下所示：
ω表示雪崩光电二极管光电转换效率修正系数，Ψ表示雪崩光电二极管品质因数，k表示雪崩光电二极管工艺因数。
由上可得：
T＝f-1(U)
反向推导即可得到目标处环境温度T。
本优选实施例中，使用单光子激光实时采集目标散发出的热能量信息，通过雪崩光电二极管将目标的热能量信息转换成为电压信号，利用能量与电压的等效性方程，将电压信息转换成为实际的温度，从而确定目标周围的温度分布，展现出单光子测温功能瞄镜1远距离目标温度测量的高速性和精确性；利用发射激光、反射激光的能量信号与电压的函数关系，最终将目标方的温度采集计算出来。
优选的，所述结果存储器107及所述分化显示器108用于将所述算法运算器106运算所得目标处温度结果进行结果存储及显示：
所述结果存储器107将所述目标处温度结果进行时序标定暂存，以一周为单位覆盖存储；
所述分化显示器108包括高清OLED分化显示屏，并配备环境光自动调节光源。
本优选实施例中所述结果存储器107及所述分化显示器108用于将所述算法运算器106运算所得目标处温度结果进行结果存储及显示，暂存及覆盖存储的存储方式有助于减少冗余信息，避免因存储空间问题造成所述单光子测温功能瞄镜1硬件增加；高清OLED分化显示屏，并配备环境光自动调节光源便于所述单光子测温功能瞄镜1在各个场景的应用。
优选的，所述单光子测温功能瞄镜1的单光子激光发射、单光子激光接收、向目标瞄准均通过所述处理镜组102组成的同一光学通路：
组装顺序为凸透物镜、非线性光学单晶透镜、分光棱镜、倒像透镜、凸透目镜；
则入射目标光路、目标反射光路、目镜观测光路均为所述处理镜组102搭建的同一光学路径；完成远距离目标清晰成像，达到消减成像像差，实现远距离图像放大功能；
本优选实施例中通过单光子测温功能瞄镜1在瞄镜瞄准过程中进行自动测温，使用者在远处即可对目标处温度进行自动测温，利用单光子激光及算法在测温过程中减少外界因素影响，进行多项修正，其中采用单光子光束进行目标瞄准，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，在发射单光子激光、反射单光子反射激光的过程中，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，高效算法保证了目标处环境温度测算的准确性，使测量精度更高，测量速度更快；在使用瞄镜进行目标瞄准的过程中能够同时进行自动测温，操作简单，反应速度快，节约时间，精度高，受外界环境温度天气等的影响小，作用距离远，对烟雾尘埃等穿透性好，适用于远距离精确瞄准，较远距离情况下能够稳定识别测量。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (4)
1.一种单光子测温功能瞄镜，其特征在于，包括单光子激光发射器、处理镜组、单光子激光接收器、单光子激光解析器、数据采集器、算法运算器、结果存储器、分化显示器；
所述单光子激光发射器、处理镜组、单光子激光接收器用于所述单光子测温功能瞄镜的单光子激光发射与接收；
所述单光子激光解析器用于对单光子激光进行解析，得出单光子激光携带的相关数据；
所述数据采集器用于采集并存储所述单光子测温功能瞄镜测温过程中的各项数据；
所述算法运算器用于预存测温功能算法，进行目标处测温结果的计算；
所述结果存储器及所述分化显示器用于将目标处测温结果进行存储及显示；
所述单光子激光发射器向目标发射单光子出射激光，所述单光子激光接收器接收被目标反射的单光子反射激光；
所述处理镜组包括凸透物镜、非线性光学单晶透镜、分光棱镜、倒像透镜、凸透目镜，用于对所述单光子出射激光及所述单光子反射激光进行光学处理；
所述单光子激光解析器用于对接收到的所述单光子反射激光进行拆分解析，得出所述单光子反射激光携带的目标处各项数据；
所述数据采集器对各项数据进行分类采集及标记存储：
所述单光子测温功能瞄镜各项功能系数：雪崩光电二极管光电转换效率修正系数，雪崩光电二极管品质因数，雪崩光电二极管工艺因数；
所述单光子测温功能瞄镜使用环境各项修正系数：湿度修正系数，气溶胶粒子密度修正系数，空气密度修正系数，弹性散射影响因子，衰减因子，空气折射率修正系数；
所述算法运算器内置预设算法，根据所述数据采集器采集到的各项数据进行测温功能算法运算：
假设一个目标的绝对温度为T，它向四周空间散发热能量W；
其中，所述算法运算器中算法包括：目标的热能量公式为：
上述公式中，A1是环境中湿度修正系数，A2是环境中气溶胶粒子密度修正系数，A3是环境中气压修正系数，c是真空中光速，α是环境空气密度修正系数，F是瑞利散射归一化系数，β是弹性散射影响因子，λ是入射激光波长，χ是衰减因子，μ是反射激光波长修正值，τ是空气折射率修正系数，t是测量时间，V是单位体积。
2.根据权利要求1所述的一种单光子测温功能瞄镜，其特征在于，所述算法运算器中算法还包括：
由雪崩光电二极管将能量信号W转换成为电压信号U，将电压信号反向推导出温度数值T，其计算公式如下所示：
ω表示雪崩光电二极管光电转换效率修正系数，Ψ表示雪崩光电二极管品质因数，k表示雪崩光电二极管工艺因数。
3.根据权利要求1所述的一种单光子测温功能瞄镜，其特征在于，所述结果存储器及所述分化显示器用于将所述算法运算器运算所得目标处温度结果进行结果存储及显示：
所述结果存储器将所述目标处温度结果进行时序标定暂存，以一周为单位覆盖存储；
所述分化显示器包括高清OLED分化显示屏，并配备环境光自动调节光源。
4.根据权利要求1所述的一种单光子测温功能瞄镜，其特征在于，所述单光子测温功能瞄镜的单光子激光发射、单光子激光接收、向目标瞄准均通过所述处理镜组组成的同一光学通路：
组装顺序为凸透物镜、非线性光学单晶透镜、分光棱镜、倒像透镜、凸透目镜。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |