专利名称：远场目标标志器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于光电敏感器、光电通信系统中的合作目标标志器,尤指一种远场目标标志器。
背景技术：
远场目标标志器作为一种距离范围较大的主动光学合作目标或主动光源标志，比被动光学(目标)标志器作用距离范围大、精度高。例如，专利号为200920244346.0的中国实用新型专利“远场目标标志器”中公开的远场目标标志器，其光源选用LEDs/IREDs，具有不需要复杂的热控设备，稳定性高、寿命长、体积小、重量轻、功耗小等优点。但是，对于远场目标标志器如何能够保障其辐射波束在有效角度范围内的能量集中度、均匀性、对称性等光电特性以及如何能够提高其抗辐照等环境适应特性，目前并没有出现相应的设计方案。例如，目前通常只是通过聚焦光学透镜来实现辐射波束能量集中度的提高，但是光学透镜在温度变化时容易产生形变，性能不稳定，同时光学透镜的传输损失也较大，并且，对多点光源的辐射波束，光学透镜的设计难度也较大。因此，在实际应用远场目标标志器时，经常出现效率较低、作用距离范围不能满足需求、功耗过大而导致体积膨胀等情况，对于远场目标标志器的推广应用十分不利，有待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种远场目标标志器，该远场目标标志器辐射光束的能量集中度、均匀性和对称性高，抗辐照性能强，作用距离范围大，且稳定性、可靠性高，使用寿命长。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种远场目标标志器，其特征在于:它包括筒体，该筒体内的下部设有呈类球冠状的发光管支撑架，该发光管支撑架上安装有一个中心发光管和多个环部发光管，该中心发光管位于该发光管支撑架的顶部且其轴线与该发光管支撑架的轴线重合，该多个环部发光管分成至少两组，每组的该环部发光管环绕该中心发光管呈圆形等间距分布且每个该环部发光管的轴线与该中心发光管的轴线之间形成一个锐角，该发光管支撑架上罩设有呈类球冠状的限位架，该限位架上对应该中心发光管和各个该环部发光管开设有相应数量的限位通孔，以使该中心发光管、各个该环部发光管分别穿过相应的该限位通孔后露出，该中心发光管和各个该环部发光管分别与位于该发光管支撑架下方的电源板连接，该电源板与外部电路控制装置连接，该筒体内的上部设有光纤面板，该筒体的上开口安装有顶盖，该筒体的下开口安装有底盖。本发明的优点是:与已有远场目标标志器相比，本发明远场目标标志器大大提高了辐射光束的能量集中度、均匀性和对称性等光电性能，大大增强了抗辐照性能，大大增大了作用距离范围，且稳定性、可靠性高，使用寿命长。
图1是本发明远场目标标志器的结构示意图。图2是限位架的结构示意图。图3是中心发光管和环部发光管分布的一实施例不意图。图4是中心发光管与紧邻的一组中的一个环部发光管之间的位置关系示意图。图5是中心发光管与非紧邻的一组中的一个环部发光管之间的位置关系示意图。图6是环部发光管在旋转抛物面上的反射示意图。
具体实施例方式如图1至图2，本发明远场目标标志器包括筒体11，该筒体11内的下部设有呈类球冠状的发光管支撑架12，该发光管支撑架12上安装有一个中心发光管151和多个环部发光管152，该中心发光管151位于该发光管支撑架12的顶部且其轴线与该发光管支撑架12的轴线重合(即位于该发光管支撑架12的顶部中心，实际上也与本发明的中心轴线L重合)，该多个环部发光管152分成至少两组，每组的该环部发光管152环绕该中心发光管151呈圆形等间距分布且每个该环部发光管152的轴线与该中心发光管151的轴线之间形成一个锐角，该发光管支撑架12上罩设有呈类球冠状的限位架13，该限位架13上对应该中心发光管151和各个该环部发光管152开设有相应数量的限位通孔133，以使该中心发光管151、各个该环部发光管152分别穿过相应的该限位通孔133后露出(中心发光管151、各个环部发光管152的发光点均位于限位架13上表面的上方),实现定位,该中心发光管151和各个该环部发光管152分别与位于该发光管支撑架12下方的电源板14连接，在实际中，该限位架13被卡固在该筒体11内设置的凸起(图中未标出)与该筒体11底部设置的内底座23之间，而该发光管支撑架12被卡固在该限位架13与处于该内底座23上的电源板14之间，另外，在电源板14与内底座23之间还可设有隔环22，该筒体11的下开口安装有底盖24，该内底座23与该底盖24固定连接，该电源板14经由底盖24上安装的电接线器25而与外部电路控制装置(图中未示出)连接，该筒体11内的上部(位于该中心发光管151和该多个环部发光管152的上方)设有光纤面板17,该光纤面板17将中心发光管151和环部发光管152的点光源辐射光束混合后转变成面光源辐射出，辐射出的光束呈圆锥状，该筒体11的上开口安装有顶盖20。如图1，顶盖20外部可设有保护罩21，该保护罩21在使用本发明时应被摘除。为了监测和减少外部热流的剧烈变化对本发明的影响，本发明采取了如下措施:第一，电源板14上安装有测量温度的热敏电阻16，该热敏电阻16采用互换性热敏电阻，要求测温精度不低于±1°C ;第二，筒体11外表面包覆多层隔热薄膜(图中未示出)。在实际设计时，中心发光管151和环部发光管152为发光二极管或近红外发光二极管。环部发光管152的数量为34 100个，以满足远场作用距离范围大的要求。每组中的各个环部发光管152辐射的光束形成的辐射波束圆锥角介于12°至25°之间，每组中的各个环部发光管152的轴线与中心发光管151的轴线之间形成的锐角在8°至28°之间，且环部发光管152距离中心发光管151越远，其轴线与中心发光管151的轴线之间形成的锐角越大，以使本发明远场目标标志器的辐射波束圆锥角介于15°至30°之间，提高本发明远场目标标志器的能量集中度，大大增大本发明的作用距离范围。如图4和图5所示，紧邻中心发光管151的第I组中的环部发光管152的轴线L2与中心发光管151的轴线LI之间形成锐角α，第2组中的环部发光管152的轴线L3与中心发光管151的轴线LI之间形成锐角α '，图中，A为中心发光管151的发光点，B、C为相应环部发光管152的发光点。在实际设计时，限位架13各处的厚度应相等，如图中所示的厚度h。例如，若本发明预定的辐射波束圆锥角为24°，使用35只近红外发光二极管，如图3所示，I只作为中心发光管151，其余34只分成3组，紧邻中心发光管151的第I组为6只，第2组为10只，第3组为18只，第I组中的环部发光管152的轴线与中心发光管151的轴线间形成的锐角为15.5°，第2组中的环部发光管152的轴线与中心发光管151的轴线间形成的锐角为19°，第3组中的环部发光管152的轴线与中心发光管151的轴线间形成的锐角为22.5°。又例如，若本发明预定的辐射波束圆锥角为16°，使用45只近红外发光二极管，I只作为中心发光管，其余44只分成3组，紧邻中心发光管151的第I组为8只，第2组为14只，第3组为22只，第I组中的环部发光管152的轴线与中心发光管151的轴线间形成的锐角为8°，第2组中的环部发光管152的轴线与中心发光管151的轴线间形成的锐角为11°，第3组中的环部发光管152的轴线与中心发光管151的轴线间形成的锐角为14°。在实际设计中，如图1和图2，限位架13上对应中心发光管151开设的限位通孔133的周围设有凸台131，该凸台131的中心孔132呈从内到外直径逐渐变大的圆台体状(喇叭状)，该中心孔132与限位架13上对应中心发光管151开设的限位通孔133相通，该凸台131的外部呈从下到上直径逐渐变小的圆台体状，露于相应限位通孔133外的中心发光管部分处于该中心孔132内， 露于相应限位通孔133外的环部发光管152部分处于该凸台131之外，中心孔132的孔壁和凸台131的倾斜外壁均为涉光面。
中心发光管151辐射出的光束在该中心孔132孔壁上进行反射时遵循如下反射公
式:
权利要求
1.一种远场目标标志器，其特征在于:它包括筒体，该筒体内的下部设有呈类球冠状的发光管支撑架，该发光管支撑架上安装有一个中心发光管和多个环部发光管，该中心发光管位于该发光管支撑架的顶部且其轴线与该发光管支撑架的轴线重合，该多个环部发光管分成至少两组，每组的该环部发光管环绕该中心发光管呈圆形等间距分布且每个该环部发光管的轴线与该中心发光管的轴线之间形成一个锐角，该发光管支撑架上罩设有呈类球冠状的限位架，该限位架上对应该中心发光管和各个该环部发光管开设有相应数量的限位通孔，以使该中心发光管、各个该环部发光管分别穿过相应的该限位通孔后露出，该中心发光管和各个该环部发光管分别与位于该发光管支撑架下方的电源板连接，该电源板与外部电路控制装置连接，该筒体内的上部设有光纤面板，该筒体的上开口安装有顶盖，该筒体的下开口安装有底盖。
2.如权利要求1所述的远场目标标志器，其特征在于: 所述光纤面板与所述顶盖之间安装有防护玻璃板。
3.如权利要求1或2所述的远场目标标志器，其特征在于: 所述顶盖外部设有保护罩。
4.如权利要求1所述的远场目标标志器，其特征在于: 所述电源板上安装有测量温度的热敏电阻。
5.如权利要求1所述的远场目标标志器，其特征在于: 所述中心发光管和所述环部发光管为发光二极管或近红外发光二极管，所述环部发光管的数量为34 100个。
6.如权利要求5所述的远场目标标志器，其特征在于: 每组中的各个所述环部发光管辐射的光束形成的辐射波束圆锥角介于12°至25°之间，每组中的各个所述环部发光管的轴线与所述中心发光管的轴线之间形成的锐角在8°至28°之间，以使所述远场目标标志器的辐射波束圆锥角介于15°至30°之间。
7.如权利要求1所述的远场目标标志器，其特征在于: 所述限位架上对应所述中心发光管开设的所述限位通孔的周围设有凸台，该凸台的中心孔呈从内到外直径逐渐变大的圆台体状，该凸台的外部呈从下到上直径逐渐变小的圆台体状，露于相应所述限位通孔外的所述中心发光管部分处于该中心孔内，露于相应所述限位通孔外的所述环部发光管部分处于该凸台之外； 所述中心发光管辐射出的光束在该中心孔孔壁上进行反射时遵循如下反射公式: 2γ — θ同侧反射 ~\θ-2γ异侧反射 上式中，θ为所述中心发光管辐射的入射光线与中心轴线的夹角，θ大于所述远场目标标志器的设定辐射波束圆锥角，Y为反射平面与中心轴线的夹角，β为所述中心发光管辐射的入射光线经由反射平面反射后射出的反射光线与中心轴线的夹角； 所述环部发光管的光束在该凸台的倾斜外壁上进行反射时遵循如下反射公式:\2γ-θ同侧反射~\θ-2γ异侧反射上式中，Θ为所述环部发光管辐射的入射光线与中心轴线的夹角，Θ大于所述远场目标标志器的设定辐射波束圆锥角，Y为反射平面与中心轴线的夹角，β为所述环部发光管辐射的入射光线经由反射平面反射后射出的反射光线与中心轴线的夹角。
8.如权利要求1所述的远场目标标志器，其特征在于: 所述环部发光管所对应的所述筒体内表面为旋转抛物面，所述环部发光管辐射到该旋转抛物面上的光束反射时遵循如下反射公式:
9.如权利要求1或2所述的远场目标标志器，其特征在于: 所述光纤面板由芯玻璃材料、皮玻璃材料、光吸收玻璃材料熔结而成，其中: 该芯玻璃材料含有氧化铈、氧化锶和氧化钡，该氧化铈占芯玻璃材料总重量的0.02% 2%，该氧化锶占芯玻璃材料总重量的0.03% 3%，该氧化钡占芯玻璃材料总重量的19% 25% ； 该皮玻璃材料含有氧化铈、氧化锶，该氧化铈占皮玻璃材料总重量的0.02% 2%，该氧化锶占皮玻璃材料总重量的0.03% 3% ； 该光吸收玻璃材料含有二氧化硅和三氧化二硼，该二氧化硅占光吸收玻璃材料总重量的58% 66%，该三氧化二硼占光吸收玻璃材料总重量的9% 12%。
全文摘要
本发明公开了一种远场目标标志器，包括筒体，筒体内的下部设有呈类球冠状的发光管支撑架，发光管支撑架上安装有一个中心发光管和多个环部发光管，中心发光管位于发光管支撑架的顶部，多个环部发光管分成至少两组，每组的环部发光管环绕中心发光管呈圆形等间距分布且每个环部发光管的轴线与中心发光管的轴线间形成锐角，发光管支撑架上罩设有呈类球冠状的限位架，限位架上对应中心发光管和各环部发光管开设有限位通孔，中心发光管和各个环部发光管与电源板连接，筒体内的上部设有光纤面板，筒体的上开口安装有顶盖。本发明辐射光束的能量集中度、均匀性和对称性高，抗辐照性能强，作用距离范围大，且稳定性、可靠性高，使用寿命长。
文档编号F21V7/06GK103175106SQ20131008683
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者李金宗, 朱兵, 李冬冬 申请人:哈尔滨工业大学