一种模拟激光穿越不同云层的装置的制作方法

本实用新型属于人工影响天气技术领域，具体涉及一种模拟激光穿越不同云层的装置。

背景技术：

近年来，为增强导弹抗电磁干扰能力，激光引信已被广泛装备在空空导弹、弹道导弹和反坦克导弹上。激光引信在弹道导弹上的作用主要是用来测量弹头距地面目标的高度，并控制战斗部在适当高度起爆，以达到最佳杀伤效果。激光引信的主要缺点是受气候环境的影响比较大，云雾、雨雪等对激光的吸收和后向散射都会对激光的正常工作带来干扰，其中云的干扰影响尤为严重。云是由半径为几微米到几十微米的水滴和尘埃晶体组成的，它不仅会对传播路程上的激光造成衰减，而且由云层后向散射所形成的回波信号可能会引起引信探测系统的虚警，使得弹头在过高高度被提前引爆。由于弹道导弹弹头的爆炸高度一般都比较高，引信的起测高度一般要高于中、低云层的云底高度，因而云的影响不容忽视。

无论是在激光雷达、激光引信，还是在激光通信中，激光在大气中传输都会受到气溶胶的吸收、散射等影响，使其能量不断衰减,影响了激光的作用效能，因此研究云对激光信号传输的影响具有很重要的现实意义。现有技术中，对卷积云温湿度条件的精确模拟和激光诱导水凝结及沉降，不能实现激光穿越不同高度云层进行作业模拟。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种模拟激光穿越不同云层的装置，以解决现有技术中，无法实现激光穿越不同高度云层进行作业模拟的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种模拟激光穿越不同云层的装置，包括云室，

所述云室的两端分别设有法兰孔，所述法兰孔内安装有光学玻璃；压力系统通过管路连接所述云室，用于控制所述云室内的压力；所述云室的室壁为夹套结构，温度系统与所述夹套结构连通，用于控制所述云室内温度；造雾系统通过所述云室上设置的连接孔接入云室内；所述云室内设有检测系统，用于监测反馈云室内的温、湿度及气象要素；

结构相同的两个或两个以上的所述云室组成云室系统，所述云室系统内的所有云室在同一轴线上，相邻的云室通过所述法兰孔连接并密封；所述云室系统的一端外设有激光发射器，另一端外设有激光接收器。

进一步的优选的，所述云室系统包括两个云室，分别为第一云室和第二云室；所述云室的两端设有封头，所述法兰孔设置在所述封头的顶端中心位置；所述第一云室一端的封头与第二云室一端的封头通过法兰孔连接；所述第一云室另一端的封头外侧设有激光发射器，所述第二云室的另一端设有激光接收器，所述激光发射器所发射的激光穿过第一云室和第二云室的光学玻璃并射入激光接收器内。

进一步的优选的，所述压力系统包括抽真空机组，所述抽真空机组通过管路连接设置在云室上的压力控制接口，用于控制所述云室内的压力。

进一步的优选的，所述温度系统，通过温度控制接口连接云室的夹套结构；所述温度系统包括冷源、热源和三通比例调节阀；三通比例调节阀通过控制进入夹套结构的冷热源比例来控制所述云室内的温度。

进一步的优选的，所述云室上设有破空阀门，用于试验结束后使云室恢复常压。

进一步的优选的，所述云室上开设有观察窗。

进一步的优选的，所述造雾系统包括，造雾设备及提供水源的纯水机组；所述造雾设备包括，超声波加湿器，蒸汽加湿器，汽水混合加湿器和高压微雾加湿器，超声波加湿器，蒸汽加湿器，汽水混合加湿器和高压微雾加湿器分别与设置在云室上的连接孔连接。

进一步的优选的，所述检测系统包括，安装在第一云室内的第一温湿度传感器和第一压力传感器及气象要素检测设备，安装在第二云室内部的第二温湿度传感器和第二压力传感器及气象要素检测设备；所述气象要素设备包括，能见度仪、扫描电迁移率粒径谱仪。

进一步的优选的，还包括后台控制系统，所述后台控制系统通过plc控制，分别与激光发射器、激光接收器、压力系统、温度系统、造雾系统和检测系统通信连接，用于控制各系统的启停与调节。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型提供的模拟激光穿越不同云层的装置，将所述的云室室壁设置为夹套结构，将温度控制系统与所述夹套结构连通，将载冷剂注入所属夹套结构并与温度控制系统形成循环，可以精准的控制所述云室内的温度，并实现各云室内温度的均匀；

2、本实用新型提供的模拟激光穿越不同云层的装置，能够设置多个连接的云室，通过分别控制两个或多个云室的温湿度及压力，使得所述多个云室分别形成多种不同的云团，控制范围广模拟种类多，可再现不同海拔的多种形态云团；

3、本实用新型提供的模拟激光穿越不同云层的装置，相邻的两个云室的封头，通过密封法兰孔连接，避免了外界对所发射的激光的影响，实验结果更加精确；

4、本实用新型提供的模拟激光穿越不同云层的装置，所述造雾系统包括，造雾设备及提供水源的纯水机组；所述造雾设备包括，超声波加湿器、蒸汽加湿器、汽水混合加湿器及高压微雾加湿器；能够提供多种云雾的模拟实验，满足实验不同需求；

5、本实用新型提供的模拟激光穿越不同云层的装置，所述装置结构可根据实际实验情况进行扩展与变形，实用灵活，科学合理；利用本实用新型装置进行实验，模拟激光穿越不同云层的方法简单有效，能够实现对多个不同高度云层的模拟，且实验过程不受外界干扰，结果准确，为研究云层对激光传输的影响提供了基础。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型模拟激光穿越不同云层的装置两个云室时的结构示意图；

其中：1-第一云室，2-第二云室，3-激光发射器，4-激光接收器，5-光学玻璃，6-观察窗，7-压力系统，8-温度系统，9-造雾系统，10-破空阀们，11-连接孔，12-第一温湿度传感器，13-第一压力传感器，14-第二温湿度传感器，15-第二压力传感器，16-夹套结构。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本实用新型提供进一步的详细说明。除非另有指明，本实用新型所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。

如图1所示，一种模拟激光穿越不同云层的装置，包括云室，所述云室的两端分别设有法兰孔，所述法兰孔内安装有光学玻璃5；压力系统7通过管路连接所述云室，用于控制所述云室内的压力；所述云室的室壁为夹套结构16，夹套结构16外部有保温层，内为载冷剂循环空间，温度系统8与所述夹套结构16连通，用于控制所述云室内温度；造雾系统9通过所述云室上设置的连接孔接入云室内；所述云室内设有检测系统，用于监测反馈云室内的温湿度及气象要素；所述云室的两端设有封头，所述封头为半椭圆形，所述封头的中部顶端设有法兰孔，所述法兰孔内安装有光学玻璃5并密封；结构相同的两个或两个以上的所述云室组成云室系统，所述云室系统内的所有云室在同一轴线上，相邻的云室通过所述法兰孔连接并密封；所述云室系统一端的封头外设有激光发射器3，另一端封头外设有激光接收器4；所述云室形状为圆柱形、球形或方形等。

进一步优选的，所述云室系统包括两个云室，分别为第一云室1和第二云室2，所述云室的两端设有封头，所述法兰孔设置在所述封头的顶端中心位置；第一云室1和第二云室2可水平连接也可垂直连接；所述第一云室1一端的封头与第二云室2一端的封头通过法兰孔连接；所述第一云室1另一端的封头外侧设有激光发射器3，所述第二云室2的另一端设有激光接收器4，所述激光发射器3所发射的激光穿过第一云室1和第二云室2的光学玻璃并射入激光接收器4内。

进一步优选的，所述压力系统7包括抽真空机组，所述抽真空机组通过管路连接设置在云室上的压力控制接口，用于控制所述云室内的压力。

进一步优选的，所述温度系统8，通过温度控制接口连接云室的夹套结构；所述温度系统8包括冷源、热源和三通比例调节阀；三通比例调节阀通过控制进入夹套结构的冷热源比例来控制所述云室内的温度。

进一步优选的，所述云室上设有破空阀门，用于试验结束后使云室恢复常压。

进一步优选的，所述检测系统包括，安装在第一云室1内的第一温湿度传感器12和第一压力传感器13及气象要素检测设备，安装在第二云室2内部的第二温湿度传感器14和第二压力传感器15及气象要素检测设备；所述气象要素设备包括，能见度仪、扫描电迁移率粒径谱仪。

进一步优选的，所述云室上开设有观察窗6。

进一步优选的，所述造雾系统9包括，造雾设备及提供水源的纯水机组；所述造雾设备包括，超声波加湿器，蒸汽加湿器，汽水混合加湿器和高压微雾加湿器，超声波加湿器，蒸汽加湿器，汽水混合加湿器和高压微雾加湿器分别与设置在云室上的连接孔连接。

进一步优选的，还包括后台控制系统，所述后台控制系统通过plc控制，分别与激光发射器3、激光接收器4、温度系统8、造雾系统9、压力系统7和检测系统通信连接，用于控制各系统的启停与调节。

以下将结合具体的实施例对本实用新型进行进一步的说明。

一种模拟激光穿越不同云层的装置，包括，可产生两种云层的第一云室1和第二云室2，还包括激光发射器3、激光接收器4、温度系统8、压力系统7、造雾系统9、控制系统和检测装置；所述第一云室1和第二云室2通过法兰水平连接在同一轴线。结合人工影响天气实验的要求，对云室结构的材料、厚度、尺度及开孔位置进行的有效的模拟计算和仿真，保证了云室设计安全合理，提高试验准确度。

具体地，第一云室1形状为圆柱形，为保证温度均匀性，云室壁面设置夹套结构16，夹套结构16外部有保温层，夹套内为载冷剂循环空间；第一云室1壁面开设多个设备连接孔11和一个观察窗6；云室底部还设置破空阀门10。第一云室1左侧封头与右侧封头均在中央位置同一轴线处安装光学玻璃5，第二云室2左侧封头与右侧封头也在中央位置处安装光学玻璃5；激光发射器3垂直安装在第一云室1左侧封头光学玻璃处，激光接收器4安装在第二云室右侧封头光学玻璃处。激光发射器3可以发射不同波长激光，通过激光接收器4接收后将信号反馈至控制器软件中，研究激光在不同云雾中的传输性能。温度系统8通过温度控制接口分别与第一云室1和第二云室2相连，包括冷源、热源和三通比例调节阀。三通比例调节阀通过控制进入夹套16的冷热源比例来控制云室温度，使得第一云室和第二云室保持温度不一致。造雾系统9包括纯水机组和造雾设备，造雾设备一端连接纯水机组，另一端通过云室壁面的设备连接孔与云室连接。造雾设备主要有超声波加湿器，蒸汽加湿器，汽水混合加湿器和高压微雾加湿器，可产生多种不同直径的雾滴颗粒，模拟不同云雾种类。由于不同云雾的粒径大小、粒径分布不同，因此其对激光的消光效果也不同。压力系统7控制第一云室1和第二云室2内形成不同压力，模拟不同海拔环境。包括抽空机组，抽空机组通过管路与第一云室1和第二云室2的压力控制接口独立连通。检测系统包括第一云室1内部安装的第一温湿度传感器12和第一压力传感器13及气象要素检测设备，第二云室2内部安装的第二温湿度传感器14和第二压力传感器15及气象要素检测设备，气象要素检测设备包括能见度仪、扫描电迁移率粒径谱仪等设备。温湿度传感器及气象要素检测设备均通过云室壁面的设备连接孔与云室内部连接；云室壁面的观察窗及设备连接孔处均进行了保温密封处理。控制系统与激光发射器3、激光接收器4、温度系统8、造雾系统9、压力系统7和检测系统通信连接，通过plc控制，用于控制各系统的启停与调节；

本实用新型的工作方法，具体如下：

1、打开压力系统7抽空机组对第一云室1和第二云室2抽压，根据第一压力传感器13和第二压力传感器15反馈调节压力，待第一云室1和第二云室2分别达到指定压力且稳定；

2、打开温度系统8，通过控制三通比例调节阀分别调节进入第一云室1夹套16和第二云室2夹套16内的冷热载冷剂比例，根据第一温湿度传感器12和第二温湿度传感器14反馈，待第一云室1和第二云室2温度达到指定温度且稳定；

3、打开造雾系统9造雾设备及气象要素观测设备，持续造雾，根据第一温湿度传感器12和第二温湿度传感器14及气象要素观测设备实时监测反馈，达到指定造雾参数后停止造雾，第一云室1和第二云室2内形成了稳定的云团；

4、打开激光发射器3发射激光，通过激光接收器4接收，可重复多次发射获得多组数据；

5、实验结束后，打开破空阀门10使云室恢复常压。

本实用新型提供的模拟激光穿越不同云层的装置，通过分别控制两个云室的温湿度及压力，使得两个云室分别形成两种不同的云团，控制范围广模拟种类多，可再现不同海拔的多种形态云团；装置结构可根据实际实验情况进行扩展与变形，实用灵活，科学合理，模拟激光穿越不同云层的方法简单有效，为研究云层对激光传输的影响提供了基础。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。