烟幕对激光遮蔽效果的测量系统的制作方法

本实用新型涉及烟幕对激光遮蔽效果的评测技术领域，特别是一种烟幕对激光遮蔽效果的测量系统。

背景技术：

由于激光在通过烟幕时被散射、吸收而衰减，所以烟幕起到阻挡激光、保护目标的作用，现代战场上经常利用烟幕来形成干扰屏障，以干扰敌方的激光武器或者光电侦察系统，保护我方目标和行动。选择对激光具有很强的吸收能力和散射能力的烟幕，可使激光通过对烟幕的衰减率达到1，从而使激光导引头收不到从目标上反射的激光信号，只能接收到从烟幕上反射的激光信号，导致导弹制导武器系统跟踪烟幕上反射的激光信号，使激光制导武器系统偏离目标。

同一种物质对不同波长的激光的吸收及散射的能力相差很大，而军用激光覆盖着从可见光至远红外的一个较宽的光谱区域，所以对抗激光的烟幕多种多样，但主要分为两大类：一类是对抗可见光、近红外光谱区激光的烟幕，另一类是对抗中、远红外光谱区激光的烟幕。目前近红外区主要对抗1.06微米的激光，远红外区主要对抗10.6微米的激光系统。

那么，通常通过测试来测量烟幕对某一波长的激光的遮蔽效果，只有烟幕的遮蔽效果达到一定标准，这种烟幕才能被应用到战场上。烟幕对激光的遮蔽效果的评判指标一般包括激光穿过烟幕的透过率、烟幕对激光的遮蔽面积、烟幕的形成时间和持续时间等，而遮蔽面积、烟幕的形成时间和持续时间的定义和测量都是建立在透过率确定或已知的基础上，因此，对激光穿过烟幕的透过率的测量是评价烟幕对激光遮蔽效果的基础。

目前，在烟幕对激光的遮蔽测试中，通常采用单路激光穿过烟幕，即在测试场地多次释放烟幕，每释放一次烟幕发射一路激光穿过该烟幕，然后测量激光穿过该烟幕的透过率，通过多次释放烟幕、多次测量透过率取平均值的方式来检测激光穿过烟幕的透过率。这种测量方式具有以下弊端：一是测量的随机性大，每次释放的烟幕的特性有差别，比如每次释放的烟幕中颗粒的浓度可能不相同，所以采用单路激光进行测量的测量结果的置信度低；二是费效比低，该测量方法需要多次释放烟幕，造成浪费。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种烟幕对激光遮蔽效果的测量系统，能够实现测量烟幕上多个位置对激光的透过率，有效提高测量结果的置信度，并且节约测量成本。

为解决上述技术问题，提供一种烟幕对激光遮蔽效果的测量系统，该测量系统包括在空间上分开布设、发射激光频频率不同的至少两台激光发射器、用于接收该激光发射器所发射的激光并产生对应的能量密度值的激光接收机，以及用于反射该激光发射器发射的激光到达该激光接收机的漫反射板，该激光发射器和激光接收机之间为烟幕释放区。

在本实用新型测量系统的另一个实施例中，该测量系统还包括与该激光接收机相连接以采集该能量密度值的工控机，该工控机用于对该能量密度值进行处理以获取该激光发射器发射的激光穿过烟幕的透过率。

在本实用新型测量系统的另一个实施例中，该激光发射器和该激光接收机均设有用于瞄准该漫反射板的瞄准镜，该激光发射器发射的激光瞄射在该漫反射板上同一个反射位置，且该激光接收机的接收点也瞄准该激光发射器在该漫反射板上瞄准的反射位置。

在本实用新型测量系统的另一个实施例中，该激光发射器在水平方向上间隔布设。

在本实用新型测量系统的另一个实施例中，该激光发射器在竖直方向上间隔布设。

本实用新型的有益效果是：本实用新型烟幕对激光遮蔽效果的测量系统包括至少两台激光发射器，以及用于接收激光发射器所发射的激光并探测激光的能量密度值的激光接收机，该测量系统还包括与激光接收机相连接的用于采集激光的能量密度值的工控机，该工控机对采集的激光的能量密度值的数据进行处理获取激光发射器发射的激光穿过烟幕的透过率随时间的变化规律。采用多台激光发射器发射光照射在同一次释放的烟幕上的多个位置，能够实现测量烟幕上多个位置对激光的透过率，有效提高测量结果的置信度，并且节约测量成本。

附图说明

图1是本实用新型测量系统的激光发射器在水平方向间隔布设的示意图；

图2是本实用新型测量系统的激光发射器在竖直方向间隔布设的示意图；

图3是采用本实用新型测量系统进行测量具体步骤的流程图；

图4是本实用新型测量系统在水平方向间隔设定烟幕释放位置A、B、C的示意图；

图5是在图4中的A位置释放烟幕后，激光发射器发射的激光穿过烟幕的透过率随时间的变化图；

图6是在图4中的B位置释放烟幕后，激光发射器发射的激光穿过烟幕的透过率随时间的变化图；

图7是在图4中的C位置释放烟幕后，激光发射器发射的激光穿过烟幕的透过率随时间的变化图；

图8是本实用新型测量系统在竖直方向间隔设定烟幕释放位置D、F的示意图；

图9是在图8中的D位置释放烟幕后，激光发射器发射的激光穿过烟幕的透过率随时间的变化图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

请一并参阅图1和图2，图1是本实用新型测量系统的激光发射器在水平方向间隔布设的示意图，图2是本实用新型测量系统的激光发射器在竖直方向间隔布设的示意图。

本实用新型烟幕对激光遮蔽效果的测量系统包括在空间上分开布设、发射激光频率不同的至少两台激光发射器，用于接收激光发射器所发射的激光并产生对应的能量密度值的激光接收机3，以及用于反射激光发射器发射的激光到达激光接收机3的漫反射板4，激光发射器和激光接收机3之间为烟幕释放区5。

烟幕对激光的衰减作用主要是通过烟幕中的许多细小颗粒对激光的吸收和散射作用，选择对激光具有很强的吸收能力和散射能力的烟幕，可使激光穿过烟幕后能量大大衰减。烟幕释放后，在一片区域内逐渐形成遮蔽屏障，在烟幕形成的过程中，烟幕中的颗粒分散并不均匀，即烟幕各处的细小颗粒的密度不均匀，所以烟幕各处对激光的遮蔽效果不相同。

为了测量激光穿过烟幕上不同点位的透过率，将测量系统中的激光发射器的布设方式按照图1中的方式将第一激光发射器1和第二激光发射器2在水平方向上间隔布设，或者按照图2中的方式将第一激光发射器1和第二激光发射器2在竖直方向上间隔布设，其中，图1中的第一激光发射器1和第二激光发射器2距离水平地面的高度基本相同，但是在水平方向上间隔一定距离；图2中的第一激光发射器1和第二激光发射器2在水平方向上没有间距或者间隔很小，但是距离水平地面的高度不相同。这样，第一激光发射器1和第二激光发射器2发射的激光就可以照射在烟幕上的不同点位。在其他实施例中，也可以设置两台以上的激光发射器，实现在烟幕的更多点位上对激光的遮蔽效果的测量。

该测量系统设置的两个激光发射器各发射一路激光，可以测量烟幕上两个点位处对激光穿过烟幕的透过率，即测量烟幕上两个点位处对激光的遮蔽效果。如果仅仅设置一路激光，会存在随机性，比如，烟幕上的一些点位处的激光透过率低，而另一些点位的透过率高，这样测量的结果并不准确。激光接收机3接收到穿过烟幕后的激光，激光接收机3通过光电效应将激光的光信号转换为电信号，电信号作为数据反映激光的能量密度值。激光发射器发射的激光的频率不同，这里的频率是指激光发射器发射的激光是间隔发射的，比如，一个激光发射器1秒钟发射10次激光，而另一个激光发射器一秒钟发射20次，激光接收机通过激光发射器发射的激光的频率的不同识别出所接受的激光来自于哪一个激光发射器，从而识别所探测的能量密度值属于哪一个激光发射器发射的激光。

漫反射板4与激光接收机3位于烟幕释放区5的同一侧，激光发射器发射的激光穿过烟幕并经漫反射板4反射后到达激光接收机3，漫反射板4对激光具有漫反射效应，激光经过漫反射后，激光接收机3更容易接收到激光。当激光与漫反射板4接近垂直时，漫反射板4对激光的漫反射效果最好，基于这一原则，再结合在做测试时的具体情况，调整激光发射器发射的激光与漫反射板4之间的夹角。

该测量系统还设置与激光接收机3相连接以采集能量密度值的工控机6，工控机6用于对能量密度值进行处理以获取激光发射器发射的激光穿过烟幕的透过率。工控机6采集并记录下来的数据反映的是激光的能量密度值，工控机6再根据能量密度值计算激光穿过烟幕的透过率。

优选的，第一激光发射器1和第二激光发射器2以及激光接收机3均设有用于瞄准漫反射板的瞄准镜，第一激光发射器1和第二激光发射器2发射的激光瞄射在漫反射板4上同一个反射位置，且激光接收机3的接收点也瞄准激光发射器在漫反射板4上瞄准的反射位置。激光接收机的接收点是指激光接收机3的曝光镜头，光线通过该曝光镜头进入激光接收机的内部，利用瞄准镜将激光发射器发射的激光和激光接收机3的接收点都对准漫反射板上的同一个反射点，使激光接收机3能够更容易的接收到激光。

在水平方向或者竖直方向上间隔布设多台激光发射器，当在烟幕释放区释放烟幕后，实现在空间上至少两个点位进行烟幕对激光的遮蔽效果的测量，而不是单个点位的测量。

请一并参阅图3至图9，图3是采用本实用新型测量系统进行测量具体步骤的流程图；图4是本实用新型测量系统在水平方向间隔设定烟幕释放位置A、B、C的示意图；图5是在图4中的A位置释放烟幕后，激光发射器发射的激光穿过烟幕的透过率随时间的变化图；图6是在图4中的B位置释放烟幕后，激光发射器发射的激光穿过烟幕的透过率随时间的变化图；图7是在图4中的C位置释放烟幕后，激光发射器发射的激光穿过烟幕的透过率随时间的变化图；图8是本实用新型测量系统在竖直方向间隔设定烟幕释放位置D、F的示意图；图9是在图8中的D位置释放烟幕后，激光发射器发射的激光穿过烟幕的透过率随时间的变化图。

如图3所示，采用本实用新型测量系统进行测试的具体步骤如下：

布设测量系统步骤S1，包括至少布设两台激光发射器，以及布设漫反射板4、激光接收机3和工控机6。具体而言，将激光发射器和激光接收机3设置在烟幕释放区5的两个对侧，并将漫反射板4设置在与激光接收机3相同的一侧，其中，第一激光发射器1和第二激光发射器2在水平方向上间隔布设，或者在高度方向上间隔布设；将激光发射器所发射的激光设置为瞄准漫反射板4上同一个反射位置，且激光接收机3瞄准激光发射器在漫反射板4上瞄准的反射位置。

数据采集步骤S2，工控机6采集每一台激光发射器发射的激光的能量密度值。具体而言，首先打开激光接收机和工控机的开关，使激光接收机3和工控机3处于工作状态，然后打开激光发射器的开关，激光发射器均发射激光并直接照射在漫反射板4上，激光接收机3开始探测每一台激光发射器发射的激光的能量密度值，同时，工控机6开始计时，并采集每一台激光发射器发射的激光的能量密度值。

工控机6计时至t0时，开始在烟幕释放区5释放烟幕，从激光发射器发射激光开始到烟幕完全消散为止，工控机6持续采集激光接收机3所探测的对应的激光发射器发射的激光的能量密度值。

获取透过率变化规律步骤S3，工控机6根据采集的激光的能量密度值计算每一台激光发射器所发射的激光穿过烟幕的透过率，并统计每一台激光发射器所发射的激光穿过烟幕的透过率随时间的变化规律。

这一步，首先计算激光穿过烟幕的透过率，具体包括：

(1)工控机6对t0时刻前采集的每一台激光发射器所发射的激光的能量密度值的数据进行处理，得到每一台激光发射器所发射的激光的能量密度值的算术平均值Et0；

(2)工控机6计时至ti时，工控机6根据ti时刻接收到的激光的能量密度值Eti，计算出对应的激光发射器在ti时刻所发射的的激光穿过烟幕的透过率τi＝Eti/Et0；

然后工控机6根据每一台激光发射器所发射的激光的频率的不同识别每一台激光发射器所发射的激光穿过烟幕的透过率，并统计每一路激光穿过烟幕的透过率τi随时间t的变化规律。

比如，工控机6根据第一激光发射器1发射激光的频率与第二激光发射器2发射的激光的频率的不同，识别出第一激光发射器1发射的激光，并采样记录第一激光发射器1发射的激光的能量密度值。

工控机6开始计时起至t0时刻，在烟幕释放区5释放烟幕，工控机6采样记录t0时刻前对应的激光发射器发射的激光的能量密度值，并根据所记录的t0时刻前的激光的能量密度值计算出第一激光发射器1发射的激光的能量密度值的算术平均值。

工控机6在ti时刻测得的激光的能量密度值与该算术平均值的比值即为第一激光发射器1发射的激光在ti时刻穿过烟幕的透过率，这里的ti时刻是指从工控机6计时起之后的某一时刻。

根据绘制出的激光穿过烟幕的透过率随时间的变化图，可清楚的分析出烟幕遮蔽激光的持续时间以及激光在不同时刻穿过烟幕的透过率的大小等参数。

图4中的A位置、B位置和C位置是在水平方向上相间隔的三个位置。在A位置释放烟幕时，第一激光发射器1发射的第1路激光和第二激光发射器2发射的第2路激光穿过烟幕的透过率随时间的变化如图5所示，其中，曲线7是第一激光发射器发射的第1路激光穿过烟幕的透过率随时间的变化关系曲线，曲线8是第二激光发射器2发射的第2路激光穿过烟幕的透过率随时间的变化关系曲线。

下面对图5中的曲线7和曲线8进行详细解析。

对于曲线7，在前6秒内，第1路激光的通道上还没有形成烟幕，第1路激光穿过烟幕的透过率接近100％，在第6秒时，第1路激光穿过烟幕的透过率突然下降，说明此时第1路激光的通道上正在形成烟幕，直到第12秒，第1路激光的通道上的烟幕中颗粒的密度最大，此时刻第1路激光穿过烟幕的透过率很小，到第30秒时，第1路激光穿过烟幕的透过率接近90％，第1路激光的通道上的烟幕消散许多。

对于曲线8，在前9秒内，第2路激光的通道上没有形成烟幕，第2路激光穿过烟幕的透过率接近100％，在第9秒时，第2路激光穿过烟幕的透过率突然下降，说明此时第2路激光的通道上正在形成烟幕，直到第13秒，第2路激光的通道上的烟幕中颗粒的密度最大，到第35秒时，第2路激光穿过烟幕的透过率接近80％，并在第50秒时，第2路激光穿过烟幕的透过率接近100％，此时第2路激光的通道上的烟幕基本消散完毕。

由于第2路激光的通道距离A点较远，在第2路激光的通道上形成有效遮蔽烟幕的时刻比在第1路激光的通道上形成烟幕的时刻靠后，第2路激光的通道上形成烟幕的时间也较长。

当在图4中的B位置释放烟幕时，第一激光发射器1发射的第1路激光和第二激光发射器2发射的第2路激光穿过烟幕的透过率随时间的变化如图6所示，曲线9是第一激光发射器1发射的第1路激光穿过烟幕的透过率随时间的变化关系曲线，曲线10是第二激光发射器2发射的第2路激光穿过烟幕的透过率随时间的变化关系曲线。当在图4中的C位置释放烟幕时，第一激光发射器发射的第1路激光和第二激光发射器发射的第2路激光穿过烟幕的透过率随时间的变化如图7所示，曲线11是第一激光发射器发射的第1路激光穿过烟幕的透过率随时间的变化关系曲线，曲线12是第二激光发射器发射的第2路激光穿过烟幕的透过率随时间的变化关系曲线。图6和图7中表示的激光透过率随时间的变化关系的曲线均与事实相符合，这里不再对图6和图7中的曲线的含义进行逐一解析。

如图8所示，测量系统在竖直方向上间隔设置第一激光发射器1和第二激光发射器2，并在竖直方向间隔设定烟幕释放位置D和F，其中，烟幕释放位置D为在竖直方向的高处，烟幕释放位置F为在竖直方向的低处。

当在图8中的D位置释放烟幕时，第一激光发射器1发射的第1路激光和第二激光发射器2发射的第2路激光穿过烟幕的透过率随时间的变化如图9所示，曲线13是第一激光发射器1发射的第1路激光穿过烟幕的透过率随时间的变化关系曲线，曲线14是第二激光发射器2发射的第2路激光穿过烟幕的透过率随时间的变化关系曲线。

下面对图9中的曲线13和曲线14进行详细解析。

对于曲线13，从工控机6计时起至第15秒时，第1路激光穿过烟幕的透过率突然降低为21％，说明此时在第1路激光的通道上已经形成烟幕，到第31秒时，第1路激光穿过烟幕的透过率接近100％，说明此时第1路激光的通道上的烟幕已经消散完毕，曲线13上的观察点15表示从工控机6计时起至第18秒时，第一激光发射器1发射的第1路激光穿过烟幕的透过率为3％。

对于曲线14，从工控机6计时起至第15秒时，第2路激光穿过烟幕的透过率突然降低为4％，说明此时在第1路激光的通道上已经形成烟幕，到第23秒时，第2路激光穿过烟幕的透过率接近100％，说明此时第1路激光的通道上的烟幕已经消散完毕，曲线14上的观察点16表示从工控机6计时起到第18秒时，第二激光发射器2发射的第2路激光穿过烟幕的透过率为22％。

通过曲线13和曲线14的对比可知，烟幕对第1路激光和对第2路激光几乎都在第15秒时具有明显的遮蔽效果，这说明，烟幕释放之后，在竖直方向的D位置和F位置基本在同一时刻形成烟幕，在竖直方向上，虽然第1路激光的通道距离烟幕释放点D更近，但是由于烟幕中的颗粒物会下沉，所以在第2路激光的通道上也会迅速形成烟幕，只是在第1路激光的通道上形成的烟幕的颗粒物的密度更大。

通过曲线13和曲线14的对比可知，在第15秒至第21秒这段时间内，第1路激光穿过烟幕的透过率比第2路激光更低，说明这段时间内，烟幕对第1路激光的遮蔽效果更好，这是由于烟幕释放之后，第1路激光的通道距离烟幕释放点D更近，在第1路激光的通道上形成的烟幕的颗粒物的密度更大。

通过曲线13和曲线14的对比可知，烟幕对第2路激光的遮蔽比对第1路激光的遮蔽持续更长时间，这是由于烟幕释放之后，烟幕中的颗粒物会持续下沉，而第2路激光的通道位于第1路激光的通道下方，所以烟幕中的颗粒物会在第2路激光的通道上停留更长时间。

通过上述激光穿过烟幕的透过率随时间的变化关系图，可清楚的分析出烟幕遮蔽激光的持续时间、激光在不同时刻穿过烟幕的透过率的大小等参数，为烟幕的种类的选定、烟幕的释放点位的选择以及烟幕对激光的遮蔽持续时间的推算等提供参考。

基于以上实施例，本实用新型提供的烟幕对激光遮蔽效果的测量系统包括至少两台激光发射器，以及用于接收激光发射器所发射的激光并探测激光能量密度值的激光接收机，该测量系统还包括与激光接收机相连接的用于采集激光的能量密度值的工控机，该工控机对采集的激光的能量密度值的数据进行处理获取激光发射器发射的激光穿过烟幕的透过率随时间的变化规律。采用多台激光发射器发射光照射在同一次释放的烟幕上的多个位置，能够实现测量烟幕上多个位置对光的透过率，有效提高测量结果的置信度，并且节约测量成本。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。