CN113758569B - 水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置及测量方法 - Google Patents
水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置及测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113758569B CN113758569B CN202110999936.XA CN202110999936A CN113758569B CN 113758569 B CN113758569 B CN 113758569B CN 202110999936 A CN202110999936 A CN 202110999936A CN 113758569 B CN113758569 B CN 113758569B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- polarization
- underwater
- guide rail
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims abstract description 94
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 183
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 29
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 claims description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 10
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 9
- 239000008267 milk Substances 0.000 claims description 8
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 claims description 8
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 claims description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000013517 stratification Methods 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 108091092568 Alarmone Proteins 0.000 claims description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 2
- 241000566604 Sturnella Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J4/00—Measuring polarisation of light
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置及测量方法属于光水下传输特性测量分析技术领域。其中模拟装置包括发射系统、水下环境模拟系统、接收系统、信息处理系统、注水系统和排水系统。本发明在室内利用水箱，光源等来模拟复杂多变的水下环境，采用偏振光源与分焦平面相机相结合的形式，确定最佳成像角度与距离，然后不同光谱波长、介质浓度、水体深度、温度分层、盐度分层，为水下目标的偏振特性分析建立了室内模拟实验环境，可以灵活地对各种条件下的环境进行模拟，来改善成像效果差，不清晰的情况。证实了水下目标物在不同情况下的偏振特性是不同的，为真实的水下环境目标的偏振特性的研究提供了理论基础和真实数据支撑。
Description
技术领域
本发明属于光水下传输特性测量分析技术领域，特别是涉及到一种水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置及测量方法。
背景技术
近些年，随着我国偏振探测水平的不断发展，有关技术人员对不同物体的偏振特性的研究也从陆地方向逐渐转向水下方向。水下目标偏振特性是未来偏振目标特性研究中十分重要的任务。另一方面，对水下目标进行特性分析，也可以对水体环境监测具有重要意义。2006美国密苏里大学的Ralph E.Nothdurft采用偏振主动照明的方式来检测浑浊介质中的目标并分析提高目标可见度的有效性。2009年，以色列的特雷比兹和谢克那使用正交偏振检测方法在加勒比海域进行了实际应用环境下的成像实验，使用图像处理技术对目标物图像进行复原，得到了分辨率较高的水下目标偏振图像由此可见，要加大对水下目标特性的研究。传统的水下目标探测系统通常是由光源、水箱、测试设备和接收设备组成，结构简单，不能够对各种环境进行模拟，并且由于水下环境复杂多变，得到的实验结果会出现模糊，图像质量差。
因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置及测量方法用于解决传统的水下目标探测系统不能够对各种环境进行模拟，实验结果会出现模糊，图像质量差等技术问题。
复杂水下环境目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置包括发射系统、水下环境模拟系统、接收系统、信息处理系统、注水系统和排水系统，
所述发射系统包括偏振光源、分焦平面相机、半圆形角度计和导轨，发射系统安装在水下环境模拟系统的上部；所述导轨为伸缩式导轨，导轨的一端铰接在半圆形角度计的圆心，导轨的中部与半圆形角度计的外缘滑动连接，导轨的另一端与偏振光源固定连接；所述分焦平面相机固定于半圆形角度计的一侧；所述半圆形角度计上设置有角度刻度线；
所述水下环境模拟系统的内部放置目标物体，水下环境模拟系统的一侧与注水系统连接，水下环境模拟系统的下部与排水系统连接；所述接收系统包括分光棱镜、偏振态测量仪和光功率计；所述分光棱镜接收目标物体的反射光线并将光线分成两束，分别入射至偏振态测量仪和光功率计；所述信息处理系统分别与分焦平面相机、偏振态测量仪以及光功率计电性连接。
所述偏振光源包括发射不同光谱强度的激光器、衰减片、偏振片和1/4玻片；所述激光器、衰减片、偏振片和1/4玻片依次同光轴布置并且该光轴与导轨平行。
所述水下环境模拟系统包括水槽、搅拌器、水位预警器、LED灯、加热棒、温度传感器、显示器、玻璃隔板和圆孔；所述水槽内水平安装有两个带有圆孔的玻璃隔板，玻璃隔板将水槽分成三层，水槽的各层均安装有温度传感器、显示器、加热棒以及搅拌器；所述水位预警器和LED灯均纵向均匀分布在水槽的一侧。
所述注水系统包括注水管、注介质管、水量显示器、介质浓度计算机和水管；所述水管的上端设置有并列排布的注水管和注介质管，水管的下端活动插入圆孔；所述注介质管底部设置有阀门，注介质管的侧壁设置有刻度线；所述注水管内设置有水量显示器的探头；所述水量显示器位于注水管的外部，水量显示器与介质浓度计算机电性连接。
所述信息处理系统包括计算机。
所述排水系统包括出水口和加热板；所述出水口设置在水槽底部的一侧；所述加热板在水槽底部的另一侧。
光谱偏振测量水下目标偏振特性的室内模拟方法，利用所述的光谱偏振测量水下目标偏振特性的室内模拟装置，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，
步骤一、准备实验环境
将偏振光源、分焦平面相机、目标物体放在同一竖直线上使偏振光源与分焦平面相机之间为0度；
步骤二、得到偏振光源与分焦平面相机之间最佳成像角度
保持导轨的长度不变，以半圆形角度计的圆心为原点转动导轨，分别在导轨在15度、30度、60度以及90度时分焦平面相机成像，获得相对清晰的成像角度，在相对清晰的成像角度两侧继续旋转导轨，记录更清晰的成像角度并采用二分法来逐渐缩小角度范围区间，最终得到最佳成像角度；
步骤三、得到偏振光源与分焦平面相机之间最佳成像距离
固定偏振光源与分焦平面相机的最佳角度不变，调整导轨的长度，找到最佳成像质量下所对应的导轨的长度值，从而获得偏振光源与分焦平面相机之间的最佳距离；
步骤四、获得不同光谱波长下的偏振特性
保持偏振光源与分焦平面相机之间最佳角度和最近距离不变，将激光器调成设定的波长，打开发射系统和接收系统，通过偏振态测量仪和计算机获得当前光谱波长下目标物体相应的偏振特性；改变激光器的波长长度，重复步骤四，获得不同光谱波长下目标物体相应的偏振特性；
步骤五、获得不同介质浓度下的偏振特性
保持发射系统和接收系统固定不变，通过介质浓度计算机计算出各设定的介质浓度所需要加入牛奶的质量，注介质管的阀门打开加入相应质量的牛奶，同时打开搅拌器，使其充分混合，通过偏振态测量仪测量当前浓度下物体的偏振特性，从而获得不同介质浓度下的目标物体的偏振特性；
步骤六、获得不同水体深度下的偏振特性
通过注水管向水槽中注水，纵向均匀分布的水位预警器和LED灯逐个报警，每次报警均停止注水并打开发射系统和接收系统对当前水体深度下的目标物体进行测量，通过偏振态测量仪测得物体的偏振特性，从而获得不同水体深度下的目标物体的偏振特性；
步骤七、获得不同的水体温度分层的偏振特性
打开加热棒分别对水槽内的三层水体进行加热，通过显示器的示数，实时获得各个水层的水体温度，获得水体温度逐层递增或递减的三层水体，关闭加热棒，打开发射系统和接收系统，获得测试水体温度分层下目标物体的偏振特性；
步骤八、不同的盐度分层
将水管依次水槽内的三层水体，在介质浓度计算机中对应输入要配比的盐度，介质浓度计算机相应计算出加入的盐的质量，打开注介质管的阀门，定量加入所需的盐，启动搅拌棒；
此时，水体被分成了三种不同的盐度情况，打开发射系统和接收系统，对目标物体的偏振特性进行测量，通过计算机，获得水体环境盐度分层下水体目标物体的偏振特性；
步骤九、结束测量实验
关闭发射系统、水下环境模拟系统、接收系统、信息处理系统、注水系统，打开排水系统的出水口将水槽排空，打开加热板进行水槽干燥，结束实验。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：
本发明在室内利用水箱，光源等来模拟复杂多变的水下环境，采用偏振光源与分焦平面相机相结合的形式，确定最佳成像角度与距离，然后不同光谱波长、介质浓度、水体深度、温度分层、盐度分层，为水下目标的偏振特性分析建立了室内模拟实验环境，可以灵活地对各种条件下的环境进行模拟，来改善成像效果差，不清晰的情况。证实了水下目标物在不同情况下的偏振特性是不同的，为真实的水下环境目标的偏振特性的研究提供了理论基础和真实数据支撑。也可以根据本实验装置对水下环境进行深度研究，在水下环境治理，水下搜救，水下资源勘测等领域具有重要的作用，通过对测得的偏振特性进行分析，进而通过数据确定相关的水下目标，在水下目标偏振探测上具有重要意义。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置及测量方法中模拟装置的结构示意图。
图中，1-发射系统，10-不同光谱强度的激光器、11-衰减片、12-偏振片、13-1/4玻片、14-分焦平面相机、15-半圆形角度计、16-导轨、2-水下环境模拟系统、20-水槽、21-目标物体、22-搅拌器、23-水位预警器、24-LED灯、25-加热棒、26-温度传感器、27-显示器、28-玻璃隔板、29-圆孔、3-接收系统、30-分光棱镜、31-偏振态测量仪、32-光功率计、4-信息处理系统、40-计算机、5-注水系统、50-注水管、51-注介质管、52-水量显示器、53-介质浓度计算机、54-水管、6-排水系统、60-出水口、61-加热板。
具体实施方式
水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置及测量方法，其模拟装置如图1所示，包括发射系统1、水下环境模拟系统2、接收系统3、信息处理系统4，注水系统5和排水系统6。其中发射系统1放置在水下环境模拟系统2上方，接收系统3与信息处理系统4相连接。
所述发射系统1包括偏振光源、分焦平面相机14、半圆形角度计15和导轨16，偏振光源包括发射不同光谱强度的激光器10、衰减片11、偏振片12和1/4玻片13。激光器10采用陕西天成科技发展有限公司生产的型号为RL650-50G3的激光器，衰减片11为长春亮丽光电生产的型号为GGMNF-025-000的衰减片、偏振片12采用麟文仪器有限公司生产的Specac偏振片、1/4玻片13采用武汉中科宇晶光电科技有限公司的1/4玻片、分焦平面相机14采用Lucid生产的型号为PHX050S-PC的分焦平面相机。导轨16为可调节长度的导轨。激光器10、衰减片11、偏振片12和1/4玻片13按顺序依次排列，并且与导轨16的一端相连接。所述分焦平面相机14与导轨16的另一端连接，并且以连接点为固定圆心，整体导轨16以该点为圆心，经过半圆形角度计15进行转动。并且通过调节导轨16伸缩的长度，可以获得偏振光源与分焦平面相机14之间不同的距离关系。
所述水下环境模拟系统2包括水槽20、搅拌器22、水位预警器23、LED灯24、加热棒25、温度传感器26、显示器27、玻璃隔板28和圆孔29，水下环境模拟系统2的内部放置目标物体21，水槽20为玻璃水槽用于盛放水，水位预警器23采用伟思水务科技有限公司生产的型号为WBD-1型的水位预警器，加热棒25采用盐城市华赫电热电器有限公司生产的单头电热管，温度传感器26采用科瑞芯通科技有限公司生产的DS18B20温度传感器。所述目标物体21放在水槽20底部。所述搅拌器22安装在水槽侧壁，通过搅拌器22可以使加入的介质充分融合。所述水位预警器23安装在水槽另一侧壁，并且具有刻度信息，用于精准控制水体深度，当水位到达特定刻度时，LED灯24会发亮进行提醒。所述加热棒25用于对水体进行加热，并且通过温度传感器26检测当前水体的温度。所述玻璃隔板28用于对水体进行分层，可以模拟实现不同温度和盐度的分层情况，玻璃隔板28带有圆孔29。
所述接收系统3包括分光棱镜30、偏振态测量仪31和光功率计32，分光棱镜30采用派迪威仪器有限公司生产的KFL-101P宽带分光棱镜，偏振态测量仪31采用西纳国际贸易有限公司生产的Meadowlark Optics偏振态测量仪，光功率计32采用南京威美特科学仪器有限公司生产的LM61-OLP-38型号的光功率计。所述分光棱镜30将反射光分成两部分，一部分用偏振态测量仪31接收，另一部分用光功率计32接收。所述偏振态测量仪31用于测量目标物体的偏振特性，得到实验结果。所述光功率计32用于测量光的功率，防止因为功率过大，而击穿偏振态测量仪31。
所述信息处理系统4包括计算机40。计算机40用于收取接收系统3中偏振态测量仪31的相关数据并且进行处理，得到最终实验结果。
所述注水系统5包括注水管50、注介质管51、水量显示器52、介质浓度计算机53和水管54。注介质管51带有阀门且能实时显示介质的质量，水量显示器52采用美控公司生产的MIK-1158S壁挂式超声波流量计，水量显示器52可以测量当前的注水量。所述介质浓度计算机53可以根据所需的介质浓度值计算出所需介质的量。所述水管54用于对不同分层进行注水，对于中层和底层，水管54插入圆孔29进行注水。
所述排水系统6包括出水孔60和加热板61。加热板61采用恒奥德生产的型号为H22260的控温加热板。所述出水孔60可以排出水槽内的水。所述加热板61可以加快水箱内残留液体的挥发，排净水箱内的液体，确保实验的准确性。
水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置的测量方法，应用所述的水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置进行水下目标的偏振特性测试，其具体实验步骤如下：
步骤一、准备实验环境
检查实验器材，按照图1中器材位置进行摆放，并且对每个装置部分进行检测，确保实验的正常进行。将偏振光源、分焦平面相机14、目标物体21放在同一竖直线上使偏振光源与分焦平面相机14之间为0度。
步骤二、得到偏振光源与分焦平面相机14之间最佳成像角度
保持导轨16的长度不变，转动导轨16，并且观察当前半圆形角度计15的读数，当角度为30度、60度、90度的时候，分别进行成像，得到相对清晰的成像角度。在该角度附近继续旋转导轨16，采用二分法来逐渐缩小角度范围区间，最终得到最佳角度。
步骤三、改变偏振光源与分焦平面相机14之间的距离
根据上一步的测量，保持偏振光源与分焦平面相机14的最佳角度不变在调整导轨16长度的同时，找到最佳成像质量下所对应的导轨16的长度，从而找到偏振光源与分焦平面相机14之间的最佳距离。
步骤四、发射不同波长的光谱
偏振光源所用的激光器10为能发射不同光谱强度的激光器，实验过程中，保持偏振光源与分焦平面相机14的最佳角度和最佳距离不变，将激光器10调成470nm波长的激光，打开发射系统1和接收系统3的实验设备，通过偏振态测量仪31和计算机40得到当前激光光谱波长下目标物体21的偏振特性。将激光器10调整为532nm波长的激光，重复上述步骤，得到532nm下目标物体21的偏振特性。再次调整光谱强度，调整激光器10的波长为671nm，重复上述步骤，得到671nm下目标物体21的偏振特性。通过以上过程，可以得到不同光谱波长下，目标物体21相应的偏振特性。
步骤五、改变介质浓度
不同介质浓度，所得到的偏振特性也是不一样的。保证发射系统1和接收系统3固定不变，通过介质浓度计算机53来计算出介质浓度为10％时，所需要加入牛奶的质量，在带有阀门且能实时显示质量的注介质管51处加入相应质量的牛奶，打开阀门，同时打开搅拌器22，使其充分混合，通过偏振态测量仪31测量当前浓度下目标物体21的偏振特性。调整介质浓度，通过介质浓度计算机53来计算出介质浓度为20％-90％时，所需的牛奶质量，重复上述过程，得到不同介质浓度下目标物体21的不同的偏振特性。
步骤六、改变水深
研究水体深度对目标物体21偏振特性的影响。打开注水管50，向水槽20中注水，当10cm处的水位预警器23进行预警，LED灯24会发光，此时停止注水。打开发射系统1和接收系统3，对当前水体深度下的目标物体21进行测量，通过偏振态测量仪31测得物体的偏振特性。继续通过注水管50向水槽20注水，当20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm处的水位预警器23预警时，停止注水，重复上述实验过程，根据偏振态测量仪31的测量结果得到不同水体深度下的目标物体21的偏振特性。
步骤七、不同的水体温度分层
打开加热棒25，分别对三层的水体进行加热。通过显示器27的示数，实时的获得各个水层的水体温度。当上层水体的温度达到20度、中层水体的温度达到25度、下层水体的温度达到30度的时候，关闭加热棒25，停止加热。打开发射系统1和接受系统3，测试水体温度分层下，目标物体21的偏振特性。
步骤八、不同的盐度分层
首先，将水管54伸入水体下层，在介质浓度计算机53中输入要配比的盐度30％，计算出加入的盐的质量，打开注介质管51和搅拌器22，此时下层水体的盐度为30％。将水管54伸入水体中层，所配比的盐度为20％，重复上述实验步骤。然后将水管54伸入水体上层，所配比的盐度为10％，重复上述实验步骤。此时，水体被分成了三种不同的盐度情况。打开发射系统1和接收系统3，对目标物体21的偏振特性进行测量，通过信息处理系统中的计算机40，可以得到水体环境盐度分层下，水体目标物体21的偏振特性。
步骤九、结束测量实验
关闭发射系统1、水下环境模拟系统2、接收系统3、信息处理系统4，注水系统5。打开排水系统6的出水孔60及加热板61，将水槽20排空。加热板61可以加快水箱内残留液体的挥发。将所有实验设备逐一收好，结束实验。
以上所述，仅为本发明的部分具体方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置，其特征是：包括发射系统(1)、水下环境模拟系统(2)、接收系统(3)、信息处理系统(4)、注水系统(5)和排水系统(6)，
所述发射系统(1)包括偏振光源、分焦平面相机(14)、半圆形角度计(15)和导轨(16)，发射系统(1)安装在水下环境模拟系统(2)的上部；所述导轨(16)为伸缩式导轨，导轨(16)的一端铰接在半圆形角度计(15)的圆心，导轨(16)的中部与半圆形角度计(15)的外缘滑动连接，导轨(16)的另一端与偏振光源固定连接；所述分焦平面相机(14)固定于半圆形角度计(15)的一侧；所述半圆形角度计(15)上设置有角度刻度线；
所述水下环境模拟系统(2)的内部放置目标物体(21)，水下环境模拟系统(2)的一侧与注水系统(5)连接，水下环境模拟系统(2)的下部与排水系统(6)连接；所述接收系统(3)包括分光棱镜(30)、偏振态测量仪(31)和光功率计(32)；所述分光棱镜(30)接收目标物体(21)的反射光线并将光线分成两束，分别入射至偏振态测量仪(31)和光功率计(32)；所述信息处理系统(4)分别与分焦平面相机(14)、偏振态测量仪(31)以及光功率计(32)电性连接。
2.根据权利要求1所述的水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置，其特征是：所述偏振光源包括发射不同光谱强度的激光器(10)、衰减片(11)、偏振片(12)和1/4玻片(13)；所述激光器(10)、衰减片(11)、偏振片(12)和1/4玻片(13)依次同光轴布置并且该光轴与导轨(16)平行。
3.根据权利要求1所述的水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置，其特征是：所述水下环境模拟系统(2)包括水槽(20)、搅拌器(22)、水位预警器(23)、LED灯(24)、加热棒(25)、温度传感器(26)、显示器(27)、玻璃隔板(28)和圆孔(29)；所述水槽(20)内水平安装有两个带有圆孔(29)的玻璃隔板(28)，玻璃隔板(28)将水槽(20)分成三层，水槽(20)的各层均安装有温度传感器(26)、显示器(27)、加热棒(25)以及搅拌器(22)；所述水位预警器(23)和LED灯(24)均纵向均匀分布在水槽(20)的一侧。
4.根据权利要求1所述的水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置，其特征是：所述注水系统(5)包括注水管(50)、注介质管(51)、水量显示器(52)、介质浓度计算机(53)和水管(54)；所述水管(54)的上端设置有并列排布的注水管(50)和注介质管(51)，水管(54)的下端活动插入圆孔(29)；所述注介质管(51)底部设置有阀门，注介质管(51)的侧壁设置有刻度线；所述注水管(50)内设置有水量显示器(52)的探头；所述水量显示器(52)位于注水管(50)的外部，水量显示器(52)与介质浓度计算机(53)电性连接。
5.根据权利要求1所述的水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置，其特征是：所述信息处理系统(4)包括计算机(40)。
6.根据权利要求1所述的水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置，其特征是：所述排水系统(6)包括出水口(60)和加热板(61)；所述出水口(60)设置在水槽(20)底部的一侧；所述加热板(61)在水槽(20)底部的另一侧。
7.水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置的测量方法，利用权利要求1所述的水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，
步骤一、准备实验环境
将偏振光源、分焦平面相机(14)、目标物体(21)放在同一竖直线上使偏振光源与分焦平面相机(14)之间为0度；
步骤二、得到偏振光源与分焦平面相机(14)之间最佳成像角度
保持导轨(16)的长度不变，以半圆形角度计(15)的圆心为原点转动导轨(16)，分别在导轨(16)在15度、30度、60度以及90度时分焦平面相机(14)成像，获得相对清晰的成像角度，在相对清晰的成像角度两侧继续旋转导轨(16)，记录更清晰的成像角度并采用二分法来逐渐缩小角度范围区间，最终得到最佳成像角度；
步骤三、得到偏振光源与分焦平面相机(14)之间最佳成像距离
固定偏振光源与分焦平面相机(14)的最佳角度不变，调整导轨(16)的长度，找到最佳成像质量下所对应的导轨(16)的长度值，从而获得偏振光源与分焦平面相机(14)之间的最佳距离；
步骤四、获得不同光谱波长下的偏振特性
保持偏振光源与分焦平面相机(14)之间最佳角度和最近距离不变，将激光器(10)调成设定的波长，打开发射系统(1)和接收系统(3)，通过偏振态测量仪(31)和计算机(40)获得不同光谱波长下目标物体(21)相应的偏振特性；改变激光器(10)的波长长度，重复步骤四，获得不同光谱波长下目标物体相应的偏振特性；
步骤五、获得不同介质浓度下的偏振特性
保持发射系统(1)和接收系统(3)固定不变，通过介质浓度计算机(53)计算出各设定的介质浓度所需要加入牛奶的质量，注介质管(51)的阀门打开加入相应质量的牛奶，同时打开搅拌器(22)，使其充分混合，通过偏振态测量仪(31)测量当前浓度下物体的偏振特性，从而获得不同介质浓度下的目标物体(21)的偏振特性；
步骤六、获得不同水体深度下的偏振特性
通过注水管(50)向水槽(20)中注水，纵向均匀分布的水位预警器(23)和LED灯(24)逐个报警，每次报警均停止注水并打开发射系统(1)和接收系统(3)对当前水体深度下的目标物体(21)进行测量，通过偏振态测量仪(31)测得物体的偏振特性，从而获得不同水体深度下的目标物体(21)的偏振特性；
步骤七、获得不同的水体温度分层的偏振特性
打开加热棒(25)分别对水槽(20)内的三层水体进行加热，通过显示器(27)的示数，实时获得各个水层的水体温度，获得水体温度逐层递增或递减的三层水体，关闭加热棒(25)，打开发射系统(1)和接收系统(3)，获得测试水体温度分层下目标物体(21)的偏振特性；
步骤八、不同的盐度分层
将水管(54)依次水槽(20)内的三层水体，在介质浓度计算机(53)中对应输入要配比的盐度，介质浓度计算机(53)相应计算出加入的盐的质量，打开注介质管(51)的阀门，定量加入所需的盐，启动搅拌棒(22)；
此时，水体被分成了三种不同的盐度情况，打开发射系统(1)和接收系统(3)，对目标物体(21)的偏振特性进行测量，通过计算机(40)，获得水体环境盐度分层下水体目标物体(21)的偏振特性；
步骤九、结束测量实验
关闭发射系统(1)、水下环境模拟系统(2)、接收系统(3)、信息处理系统(4)、注水系统(5)，打开排水系统(6)的出水口(60)将水槽(20)排空，打开加热板(61)进行水槽(20)干燥，结束实验。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110999936.XA CN113758569B (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置及测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110999936.XA CN113758569B (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置及测量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113758569A CN113758569A (zh) | 2021-12-07 |
| CN113758569B true CN113758569B (zh) | 2023-04-25 |
Family
ID=78791653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110999936.XA Active CN113758569B (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置及测量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113758569B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117871425A (zh) * | 2024-03-11 | 2024-04-12 | 长春理工大学 | 热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置及其方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206574363U (zh) * | 2017-03-28 | 2017-10-20 | 上海智科仪器设备有限公司 | 一种光偏振旋转实验仪 |
| CN107422450A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-12-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种用于可见光学成像系统的ccd调焦机构 |
| CN108062897A (zh) * | 2016-11-05 | 2018-05-22 | 天津良益科技有限公司 | 一种偏振光旋光实验装置 |
| CN112731341A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-04-30 | 自然资源部第二海洋研究所 | 基于双级虚像相位阵列的双波长高光谱分辨率激光雷达系统 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101706426B (zh) * | 2009-11-20 | 2011-10-05 | 江苏华创光电科技有限公司 | 利用布儒斯特角的透明材料折射率测量仪 |
| CN102095387B (zh) * | 2010-12-07 | 2013-06-19 | 南京航空航天大学 | 基于偏振光分束成像的旋光角度场探测装置及其测量方法 |
| CN106018290B (zh) * | 2016-07-04 | 2018-06-15 | 长春理工大学 | 用于海雾环境观测的双波段主动偏振目标识别系统 |
| CN109238971B (zh) * | 2018-08-28 | 2021-01-29 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种水下电视摄像的物体表面折射率成像系统 |
| CN213985385U (zh) * | 2020-02-20 | 2021-08-17 | 长春理工大学 | 水下环境偏振光传输特性的测量装置 |
| CN111141389B (zh) * | 2020-02-20 | 2023-05-05 | 长春理工大学 | 水下环境偏振光传输特性的测量装置及方法 |
| CN113176184A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-27 | 长春理工大学 | 一种海面目标pBRDF测量的模拟装置及其使用方法 |
-
2021
- 2021-08-27 CN CN202110999936.XA patent/CN113758569B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108062897A (zh) * | 2016-11-05 | 2018-05-22 | 天津良益科技有限公司 | 一种偏振光旋光实验装置 |
| CN206574363U (zh) * | 2017-03-28 | 2017-10-20 | 上海智科仪器设备有限公司 | 一种光偏振旋转实验仪 |
| CN107422450A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-12-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种用于可见光学成像系统的ccd调焦机构 |
| CN112731341A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-04-30 | 自然资源部第二海洋研究所 | 基于双级虚像相位阵列的双波长高光谱分辨率激光雷达系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 基于偏振信息的激光水下目标探测技术研究;牟畅;王彩霞;段可;刘鹏;;长春理工大学学报(自然科学版)(第06期);全文 * |
| 水下偏振清晰成像方法综述;赵永强;戴慧敏;申凌皓;张景程;;红外与激光工程(第06期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113758569A (zh) | 2021-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107828654B (zh) | 基于无透镜衍射成像的细胞活性无标记监测装置与方法 | |
| CN113758569B (zh) | 水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置及测量方法 | |
| CN105424653B (zh) | 用集成光纤探头的水果果肉组织光学特性检测系统和方法 | |
| CN108535169A (zh) | 一种细胞内pH值检测方法 | |
| CN103424363B (zh) | 非旋转式旋光溶液测量仪及采用该测量仪测量旋光溶液旋光率的方法 | |
| CN101441179A (zh) | 一种基于试剂显色差异的光声酸碱度成像方法及装置 | |
| Zabolotna et al. | Methods and systems of polarization reproduction and analysis of the biological layers structure in the diagnosis of pathologies | |
| CN205528781U (zh) | 一种微生物多规格培养瓶培养用单发射器式快速检测系统 | |
| Ahmad | Review of the emerging role of optical polarimetry in characterization of pathological myocardium | |
| CN108489607A (zh) | 水体光学衰减系数测量装置及方法 | |
| CN207937065U (zh) | 光谱测量采样装置及光谱测量系统 | |
| CN104198057A (zh) | 一种测量单频脉冲激光频率稳定性的方法与装置 | |
| CN101019762A (zh) | 乳腺光学参数测量仪及其使用方法 | |
| CN207908342U (zh) | 一种积分球系统 | |
| CN105928905A (zh) | 颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置 | |
| Blokhina et al. | The meat product quality control by a polarimetric method | |
| JP3902999B2 (ja) | 光学的散乱特性推定装置およびその作動方法 | |
| CN205404410U (zh) | 一种双光路法海岸带水体叶绿素原位监测装置 | |
| CN108225554A (zh) | 一种阵列太赫兹探测器响应度参数的标定方法和装置 | |
| CN208076024U (zh) | 水体光学衰减系数测量装置 | |
| Zeng et al. | Tissue optical clearing for Mueller matrix microscopy | |
| RU2477473C2 (ru) | Способ микрофотометрических исследований годичных колец древесины | |
| CN207488170U (zh) | 一种积分球装置和积分球系统 | |
| CN208547571U (zh) | 水体光学衰减系数测量装置 | |
| JP2020533584A (ja) | ゲル線量計によって吸収された放射の線量を偏光した光を利用して光学的に計測する装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |