一种双波长检测烟雾透过率的装置及检测方法

本发明涉及激光，尤其涉及一种双波长检测烟雾透过率的装置及检测方法。

背景技术：

1、基于激光技术的测距、制导、致盲等武器在现代战争中的广泛使用，迫使我们及时研制出应对策略，烟雾干扰是比较常用的手段之一。因此，对烟雾成分的研究也成为近几年迫切要求的课题。激光通过烟雾后衰减的特性是研究烟雾成分的主要依据之一，对于激光制导和红外对抗有着重要的意义。

2、目前野外动态烟雾透过率的测试都是不同波段分开测试的，两种波段就是两套系统，测试时需要重新调整光路相对麻烦。本发明提供一种双波长同时检测透过率的思路，可以同步得出不同波段的透过率，它是烟雾制品的技术指标评价的依据。由于将双激光检测光路集成一体化，检测时不需要进行分别调试，保障可靠性的同时装置整体更方便携带，再搭配不同功率的激光器用以调节测试距离，使整体装置不仅适用于实验室的烟箱检测，也更适用于远距离的野外未知烟雾透过率测试。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中的技术问题，本发明提供了一种双波长检测烟雾透过率的装置及检测方法，可以同步得出不同波段的透过率，对烟雾制品的技术指标的制定、评价提供了切实可行的依据。检测时不需要进行分别调试，保障可靠性的同时装置整体更方便携带。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、一种双波长检测烟雾透过率的装置，包括发射装置、接收装置和上位机；发射装置和接收装置分设在被测烟雾区域两端；发射装置包括第一波长激光器、第一扩束器、第二波长激光器、第二扩束器；接收装置包括第一激光接收系统、第二激光接收系统。

4、光路结构为：所述的第一波长激光器发出的第一波长激光进入第一扩束器，经第一扩束器准直后的激光束通过被测烟雾区域，由第一激光接收系统接收；所述的第二波长激光器发出的第二波长激光进入第二扩束器，经第二扩束器准直后的激光束通过被测烟雾区域，由第二激光接收系统接收。

5、电路结构为：第一激光接收系统和第二激光接收系统均与上位机电气连接。

6、进一步地，所述的第一波长激光器为1.06μm激光器。

7、进一步地，所述的第二波长激光器为10.6μm激光器，所述发射装置还包括分光镜和第三功率探测器，分光镜设置在第二波长激光器和第二扩束器之间，分光镜分出一部分光进入第二扩束器，另一部分光进入第三功率探测器，第三功率探测器与上位机电气连接。

8、进一步地，所述的第三功率探测器与上位机以无线通讯方式连接。

9、进一步地，所述的第一激光接收系统包括依次光路连接的第一接收物镜、第一滤光片和第一功率探测器，第一功率探测器与上位机电气连接。

10、进一步地，所述的第二激光接收系统包括依次光路连接的第二接收物镜、第二滤光片和第二功率探测器，第二功率探测器与上位机电气连接。

11、进一步地，所述的一种双波长检测烟雾透过率的装置的检测方法，包括步骤如下：

12、步骤1、各仪器按要求布设后并预热，先启动第二波长激光器，发射一段时间激光，记录激光器发射最大出射功率时第三功率探测器的读数，记为标定值，关闭第二波长激光器准备进行正式测量；

13、步骤2、启动第一波长激光器，发射第一波长激光；

14、步骤3、经过第一扩束器准直后的激光束通过被测烟雾区域，第一接收物镜将透射光透过第一滤光片，汇聚于第一功率探测器的有效面积上；第一功率探测器可以直接获得当前的功率值，同时还保留有模拟量的输出端口；

15、步骤4、同时启动第二波长激光器，发射第二波长激光，经过分光镜，将入射光平均分成两束。

16、步骤5、分束后的测量激光经过第二扩束器，对激光进行准直，以减小其发射角。经过准直后的激光束通过被测烟雾区域，第二接收物镜将透射光透过第二滤光片，汇聚于第二功率探测器的有效面积上，第二功率探测器可以直接获得当前的功率值，同时还保留有模拟量的输出端口；另一束标定激光则由第三功率探测器进行接收，直接获得当前激光器的发射的功率值，并通过无线传输模块传递给后续上位机进行接收；

17、步骤6、第一激光接收系统实时采集一段时间接收到的第一波长激光功率；

18、步骤7、第二激光接收系统实时采集一段时间接收到的第二波长激光功率，同时实时读取第三功率探测器的读数，除以步骤1中的标定值，即可得到第三功率探测器的功率测试值变化百分比。第二功率探测器的功率测试值除以该百分比即为修正后的测量功率。以第三功率探测器的功率测试值变化的百分比对第二功率探测器的功率测试值进行逐点的功率稳定度修正；

19、步骤8、第一激光接收系统和第二激光接收系统持续采集，施放烟幕；

20、步骤9、烟幕施放结束，停止采集并保存测试数据；

21、步骤10、计算步骤6中采集到的功率值的算数平均值，做为第一波长下的功率初始值；计算步骤7中，烟幕施放前经功率稳定度修正后的第二功率探测器功率测试值的算数平均值，作为第二波长下的功率初始值；

22、步骤11、施放烟幕后第一激光接收系统采集到的功率数据与步骤10计算值相除，计算第一波长下各采样点透过率；施放烟幕后第二激光接收系统采集到的功率数据经过功率稳定度修正后与步骤10中的第二波长下的功率初始值相除，计算第二波长下各采样点透过率；

23、步骤12、上位机的测试软件拥有计算平均透过率、最小透过率、透过率-时间曲线生成保存、数据处理时间段选取、数据存储导入等功能；

24、步骤13、通过调节激光器的输出功率，实现不同距离的透过率测试。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、1)发明提供一种双波长同时检测透过率的装置，可以同步得出不同波段的透过率，它是烟雾制品的技术指标评价的依据。由于将双激光检测光路集成一体化，检测时不需要进行分别调试，保障可靠性的同时装置整体更方便携带，再搭配不同功率的激光器用以调节测试距离，使整体装置不仅适用于实验室的烟箱检测，也更适用于远距离的野外未知烟雾透过率测试；

27、2)本发明选取实际使用中最常用的两种波长检测烟雾透过率为1.06μm和10.6μm，充分满足用户需求，同时，由于10.6μm激光器功率稳定性较差，需要在装置中使用功率探测器对测量值进行实时标定，因此设计使用分光镜将一部分光分给功率探测器，能够对10.6μm测量值进行实时标定；

28、3)由于10.6μm激光器功率稳定性较差，波动较大，所以采用无线传输方式与上位机通讯连接，对10.6μm激光器功率进行定标。

技术特征：

1.一种双波长检测烟雾透过率的装置，其特征在于，包括发射装置、接收装置和上位机；发射装置和接收装置分设在被测烟雾区域两端；发射装置包括第一波长激光器、第一扩束器、第二波长激光器、第二扩束器；接收装置包括第一激光接收系统、第二激光接收系统；

2.根据权利要求1所述的一种双波长检测烟雾透过率的装置，其特征在于，所述的第一波长激光器为1.06μm激光器。

3.根据权利要求1所述的一种双波长检测烟雾透过率的装置，其特征在于，所述的第二波长激光器为10.6μm激光器，所述发射装置还包括分光镜和第三功率探测器，分光镜设置在第二波长激光器和第二扩束器之间，分光镜分出一部分光进入第二扩束器，另一部分光进入第三功率探测器，第三功率探测器与上位机电气连接。

4.根据权利要求3所述的一种双波长检测烟雾透过率的装置，其特征在于，所述的第三功率探测器与上位机以无线通讯方式连接。

5.根据权利要求1所述的一种双波长检测烟雾透过率的装置，其特征在于，所述的第一激光接收系统包括依次光路连接的第一接收物镜、第一滤光片和第一功率探测器，第一功率探测器与上位机电气连接。

6.根据权利要求1所述的一种双波长检测烟雾透过率的装置，其特征在于，所述的第二激光接收系统包括依次光路连接的第二接收物镜、第二滤光片和第二功率探测器，第二功率探测器与上位机电气连接。

7.权利要求1所述的一种双波长检测烟雾透过率的装置的检测方法，其特征在于，包括步骤如下：

技术总结
本发明提供了一种双波长检测烟雾透过率的装置及检测方法，包括发射装置、接收装置和上位机；发射装置和接收装置分设在被测烟雾区域两端；发射装置包括第一波长激光器、第一扩束器、第二波长激光器、第二扩束器；接收装置包括第一激光接收系统、第二激光接收系统。第一波长激光器发出的第一波长激光进入第一扩束器，经第一扩束器准直后的激光束通过被测烟雾区域，由第一激光接收系统接收；第二波长激光器发出的第二波长激光进入第二扩束器，经第二扩束器准直后的激光束通过被测烟雾区域，由第二激光接收系统接收。第一激光接收系统和第二激光接收系统均与上位机电气连接。可以同步得出不同波段的透过率，是烟雾制品技术指标评价的依据。

技术研发人员：张启蕊,李钊,刘骏鹏
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（鞍山）工业技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16