CN216386232U - 一种用于海雾环境模拟系统的增程装置 - Google Patents

Abstract

一种用于海雾环境模拟系统的增程装置，属于光学增程技术领域，包括激光发射子系统、盐雾/水雾发生与控制子系统以及激光接收子系统，激光发射子系统、盐雾/水雾发生与控制子系统以及激光接收子系统之间并行排列且光学连接；本实用新型用于开展在模拟海雾环境下的海面光传输特性的测试和评估，为海面光电探测提供室内模拟实验环境，对海雾的介质颗粒、海雾浓度、海表面温度湿度等进行模拟，可以大幅度提高传输距离，进而开展在模拟海雾环境下的海面光传输特性的测试和评估，为海面光电探测的效能提升提供数值仿真依据以及更多的理论和技术支撑，使得测试效果可靠性提高，为后续的理论研究提供了较好的环境。

Description

一种用于海雾环境模拟系统的增程装置

技术领域

本实用新型属于光学增程技术领域，特别是涉及到一种用于海雾模拟系统的增程装置。

背景技术

海雾是因空气作用在海面上生成的雾，由于形成原因不同，因而海雾类型繁多，且其参数测量困难。海雾作为一种灾害气象条件，严重影响海面观察以及测量、军事侦查、海洋施工作业、海运航行等活动的开展，因此对于海雾的研究受到广泛重视。近年来，对于海雾的研究逐渐深入到理论仿真和工程技术领域，但是对于模拟海雾环境下光传输特性的研究未见报道。而海雾对光电探测设备在海洋环境下的使用，存在探测距离缩短、信噪比降低、成像对比度下降、杂波干扰严重等不利因素，因此现有技术中亟需一种新的技术方案来解决这一技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种用于海雾环境模拟系统的增程装置，在室内环境可以模拟海雾环境下的激光传输，同时对海雾的介质颗粒、海雾浓度、海表面温、湿度等进行模拟，通过海雾模拟的增程装置形成多次折返可以增加传输距离，为海面光电探测提供室内模拟实验环境，用于开展在模拟海雾环境下的海面光传输特性的测试和评估，为光电探测克服海雾的干扰，为海面光电探测的效能提升提供数值仿真依据以及更多的理论和技术支撑，使得测试效果的可靠性提高，并且可以在后续的仿真中得到更真实的效果，为后续的理论研究提供较好的环境。

一种用于海雾环境模拟系统的增程装置，其特征是：包括激光发射子系统、盐雾/水雾发生与控制子系统以及激光接收子系统，激光发射子系统、盐雾/水雾发生与控制子系统以及激光接收子系统之间并行排列且光学连接；

所述激光发射子系统包括激光器、空间光调制器、衰减片、起偏器、λ/4玻片以及光束整形器，激光器出射激光方向上依次设置有空间光调制器、衰减片、起偏器、λ/4玻片以及光束整形器；

所述盐雾/水雾发生与控制子系统包括盐雾箱、水雾箱，盐雾箱与水雾箱之间设置有透射镜组，所述盐雾箱靠近激光发射子系统的侧壁上设置有反射镜Ⅰ，盐雾箱的箱体上下内壁设置有两个折射镜组Ⅰ；所述水雾箱靠近激光接收子系统侧壁上设置有反射镜Ⅱ，水雾箱的箱体上下内壁设置有两个折射镜组Ⅱ；

所述激光接收子系统包括三角棱镜、分光棱镜、偏振探头、偏振态测量仪、光功率计探头以及光功率计，所述三角棱镜设置在反射镜Ⅱ的透射光方向上；所述分光棱镜设置在三角棱镜的出射光方向上；所述偏振探头设置在分光棱镜水平出射光线上，与偏振态测量仪连接；所述光功率计探头设置在分光棱镜垂直出射光线上，与光功率计连接。

所述盐雾/水雾发生与控制子系统还包括控制电源、盐雾控制台、盐雾发生装置、水雾控制台以及水雾发生装置，所述控制电源分别与盐雾控制台和水雾控制台连接；所述盐雾控制台与盐雾发生装置连接；所述水雾控制台与水雾发生装置连接。

所述折射镜组Ⅰ包含2个以上折射镜，依次交替设置在盐雾箱的上壁和下壁上，其中每个折射镜的位置均与入射光线传输对齐；所述折射镜组Ⅱ包含2个以上折射镜，依次交替设置在水雾箱的上壁和下壁上；其中每个折射镜的位置均与入射光线传输对齐。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：一种用于海雾环境模拟系统的增程装置，用于开展在模拟海雾环境下的海面光传输特性的测试和评估，为海面光电探测提供室内模拟实验环境，对海雾的介质颗粒、海雾浓度、海表面温度湿度等进行模拟，可以大幅度提高传输距离，进而开展在模拟海雾环境下的海面光传输特性的测试和评估，为海面光电探测的效能提升提供数值仿真依据以及更多的理论和技术支撑，使得测试效果可靠性提高，并且可以在后续的仿真中得到更真实的效果，为后续的理论研究提供了较好的环境。

进一步的，带有透射镜组、折射镜组、透射镜的模拟海雾增距装置，可达到大幅度增加海雾模拟装置的传输距离，更好地模拟真实海雾环境及后续仿真，亦可为后续理论研究提供足够的实验条件；

配有盐雾控制台、盐雾发生装置、水雾控制台、水雾发生装置，具备配置相应浓度盐水以及控制盐雾/水雾出雾量等功能，用以配合海雾模拟装置；

发射端加入的空间光调制器可以分离得到完全相干光和部分相干光，光束整形器可满足高斯光、平顶光和环形光等多种光分别测试的效果，以达到模拟控制环境最大化。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型一种用于海雾环境模拟系统的增程装置结构示意框图。

图中1-激光发射子系统、2-盐雾/水雾发生与控制子系统、3-激光接收子系统、4-盐雾箱、5-水雾箱、6-激光器、7-空间光调制器、8-衰减片、9-起偏器、10-λ/4玻片、11-光束整形器、12-反射镜Ⅰ、13-折射镜组Ⅰ、14-透射镜组、15-折射镜组Ⅱ、16-反射镜Ⅱ、17-盐雾控制台、18-盐雾发生装置、19-水雾控制台、20-水雾发生装置、21-控制电源、22-三角棱镜、23-分光棱镜、24-偏振探头、25-偏振态测量仪、26-光功率计探头、27-光功率计。

具体实施方式

一种用于海雾环境模拟系统的增程装置，如图1所示，包括激光发射子系统1、盐雾/水雾发生与控制子系统2以及激光接收子系统3，所述盐雾/水雾发生与控制子系统2设置有盐雾发生装置18、盐雾控制台17、水雾发生装置20、水雾控制台19、反射镜Ⅰ12、折射镜组Ⅰ13、透射镜组14、折射镜组Ⅱ15、反射镜Ⅱ16，盐雾发生装置18内部产生可设定不同浓度的以盐晶颗粒为内核的水雾粒子作为传输介质；所述水雾箱5内部设置有水雾发生装置20、反射镜，水雾发生装置20内部产生可设定不同浓度的水粒子作为传输介质；所述激光发射子系统1包括激光器6、空间光调制器7、衰减片8、起偏器9以及λ/4玻片10，从空间光调制器7中发射s-p完全相干光和部分相干光，从光束整形器11射入到所述盐雾箱内的激光有高斯光、平顶光和环形光等多种可调节光束；所述激光接收子系统3包括三角棱镜22、分光棱镜23、光功率计27、光功率计探头26、偏振探头24以及偏振态测量仪25，分光棱镜23可以将海雾模拟装置中射出的光束进行分光，其中一束光被光功率计探头26所接收，另一束光被偏振探头24所接收，可以达到实时测试，模拟仿真的海雾环境；

所述折射镜组Ⅰ13包含n个折射镜，依次交替设置在盐雾箱的上壁和下壁上，其中箱体中上下折射镜可以任意拖动适应不同入射光线传输对齐，极大的增加了可模拟海雾坏境系统的传输距离，为实验结果增加了可信度，使实验结果的鲁棒性有了明显的提升；并且每个折射镜都起到了将激光线程增加进而模拟了远距离光线传输的场景，光线从反射镜Ⅰ12平行射入，经过盐雾箱4内的折射镜反复折射后进入水雾箱5；所述折射镜组Ⅱ包含n个折射镜，依次交替设置在水雾箱5的上壁和下壁上；其中每个折射镜都起到了将激光线程增加进而模拟了远距离光线传输的场景，光线从透射镜组14平行射入，经过水雾箱体内的折射镜反复折射后穿出。

本实用新型具体增程公式为：Δl＝(1+N_i)*L，具体看实验所需增加相应的透射镜与反射镜，即可达到所需效果。

应用本实用新型种用于海雾环境模拟系统的增程装置进行光传输特性试验的测试方法如下，

步骤一、准备实验环境

清洁盐雾箱4和水雾箱5箱体内部，对发射接收子系统1各仪器进行检测标定；调节两箱体内的温度和湿度使之达到适宜条件。

步骤二、模拟盐雾/水雾的产生

开启控制电源21，设定盐雾发生装置18的介质浓度，将配置好的盐水倒入盐雾控制台17内，启动开关，通过盐雾发生装置18向盐雾箱体内部填充以盐晶颗粒为内核的水雾粒子作为传输介质；设定水雾发生装置20的介质浓度，将水倒入到水雾控制台19内，启动开关，通过水雾发生装置20向水雾箱体内部填充水雾粒子作为传输介质。

步骤三、调节激光发射子系1

调节激光器6发射相应波段的激光，平行射入空间光调制器7中，为了避免损坏接收装置，需要对激光进行衰减，使光经过衰减片8，再通过起偏器9将光束变为偏振光，而后通过λ/4玻片10将偏振光变为圆偏振光，最后激光通过光束整形器11可分为高斯光、平顶光和环形光等多种可调节光束。

步骤四、完成盐雾/水雾箱体的反射镜组搭建

激光从光束整形器11平行射入盐雾箱的反射镜I12，而后利用光的反射通过箱体上下内壁的折射镜组I13形成多次折返，增加距离，再穿过两箱体间的透射镜组14后在水雾箱体上下内壁的折射镜组Ⅱ15进行再一次折返，最后从水雾箱右侧的反射镜Ⅱ16穿出。

步骤五、调节激光接收子系统

从水雾箱内透射出来的光束经过三角棱镜22水平入射到分光棱镜23中，把光束分为相互垂直的两束，一束射入偏振探头24，用以在偏振态测量仪25上测量各偏振态测试值；一束射入光功率计探头26，用以在光功率计27上记录功率大小，保存数值后进行对比分析得出实验结论。

步骤六、实验结束

关闭激光器6，打开盐雾控制台17以及水雾控制台19开关进行排风，等待两个控制台显示浓度降到正常值，关闭两个控制台开关，关闭控制电源21。

Claims (3)

1.一种用于海雾环境模拟系统的增程装置，其特征是：包括激光发射子系统(1)、盐雾/水雾发生与控制子系统(2)以及激光接收子系统(3)，激光发射子系统(1)、盐雾/水雾发生与控制子系统(2)以及激光接收子系统(3)之间并行排列且光学连接；

所述激光发射子系统(1)包括激光器(6)、空间光调制器(7)、衰减片(8)、起偏器(9)、λ/4玻片(10)以及光束整形器(11)，激光器(6)出射激光方向上依次设置有空间光调制器(7)、衰减片(8)、起偏器(9)、λ/4玻片(10)以及光束整形器(11)；

所述盐雾/水雾发生与控制子系统(2)包括盐雾箱(4)、水雾箱(5)，盐雾箱(4)与水雾箱(5)之间设置有透射镜组(14)，所述盐雾箱(4)靠近激光发射子系统(1)的侧壁上设置有反射镜Ⅰ(12)，盐雾箱(4)的箱体上下内壁设置有两个以上折射镜组Ⅰ(13)；所述水雾箱(5)靠近激光接收子系统(3)侧壁上设置有反射镜Ⅱ(16)，水雾箱(5)的箱体上下内壁设置有两个以上折射镜组Ⅱ(15)；

所述激光接收子系统(3)包括三角棱镜(22)、分光棱镜(23)、偏振探头(24)、偏振态测量仪(25)、光功率计探头(26)以及光功率计(27)，所述三角棱镜(22)设置在反射镜Ⅱ(16)的透射光方向上；所述分光棱镜(23)设置在三角棱镜(22)的出射光方向上；所述偏振探头(24)设置在分光棱镜(23)水平出射光线上，与偏振态测量仪(25)连接；所述光功率计探头(26)设置在分光棱镜(23)垂直出射光线上，与光功率计(27)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于海雾环境模拟系统的增程装置，其特征是：所述盐雾/水雾发生与控制子系统(2)还包括控制电源(21)、盐雾控制台(17)、盐雾发生装置(18)、水雾控制台(19)以及水雾发生装置(20)，所述控制电源分别与盐雾控制台(17)和水雾控制台(19)连接；所述盐雾控制台(17)与盐雾发生装置(18)连接；所述水雾控制台(19)与水雾发生装置(20)连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于海雾环境模拟系统的增程装置，其特征是：所述折射镜组Ⅰ(13)包含2个以上折射镜，依次交替设置在盐雾箱(4)的上壁和下壁上，其中每个折射镜的位置均与入射光线传输对齐；所述折射镜组Ⅱ(15)包含2个以上折射镜，依次交替设置在水雾箱(5)的上壁和下壁上；其中每个折射镜的位置均与入射光线传输对齐。

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