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专利号: 2019112918500
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.光照影响下海雾环境偏振传输特性测试与仿真的验证方法,其特征在于:该方法采用的系统包括多层海雾环境模拟系统(1)、太阳模拟系统(2)、偏振发射系统(3)、偏振接收系统(4)、海雾粒子发生器(5)、大气气溶胶发生器(6)、激光器(7)及光功率计(8),所述多层海雾环境模拟系统(1)为半球形封闭结构,在多层海雾环境模拟系统(1)的顶部中央位置开设有第二玻璃窗口(17),底部中央位置开设有第一玻璃窗口(16),多层海雾环境模拟系统(1)内部设置有玻璃隔层(13);玻璃隔层(13)将多层海雾环境模拟系统(1)分隔成上下两层,上层为大气环境模拟层(12),下层为海雾环境模拟层(11),玻璃隔层(13)的上表面边缘固定有与其同轴设置的圆环形导轨(14);圆环形导轨(14)上安装有与其滑动配合的圆弧形导轨(15);圆弧形导轨(15)与圆环形导轨(14)呈垂直布置,圆弧形导轨(15)与多层海雾环境模拟系统(1)的上层弧度一致;

所述太阳模拟系统(2)置于圆弧形导轨(15)上;

所述偏振发射系统(3)置于多层海雾环境模拟系统(1)的第二玻璃窗口(17)上方,偏振发射系统(3)用于发射偏振光;

所述偏振接收系统(4)置于多层海雾环境模拟系统(1)的第一玻璃窗口(16)下方,偏振接收系统(4)用于测量其接收到偏振光的偏振态,并对偏振光传输特性进行分析;

所述海雾粒子发生器(5)与海雾环境模拟层(11)连通,海雾粒子发生器(5)用于产生海雾粒子;

所述大气气溶胶发生器(6)与大气环境模拟层(12)连通,大气气溶胶发生器(6)用于产生大气气溶胶粒子;

所述激光器(7)和光功率计(8)正对设置,用于获取大气环境模拟层(12)光学厚度时,激光器(7)放置在多层海雾环境模拟系统(1)的第二玻璃窗口(17)上方,光功率计(8)放置在玻璃隔层(13)下表面;用于获取海雾环境模拟层(11)光学厚度时,激光器(7)放置在多层海雾环境模拟系统(1)的玻璃隔层(13)上表面,光功率计(8)放置在多层海雾环境模拟系统(1)的第一玻璃窗口(16)下方;

具体方法包括如下步骤:

步骤一、在多层海雾环境模拟系统(1)的第二玻璃窗口(17)上方放置激光器(7),在玻璃隔层(13)的下方放置光功率计(8),开启激光器(7)与光功率计(8),光功率计(8)开始记录出射光强度;开启大气气溶胶发生器(6),大气气溶胶发生器(6)向多层海雾环境模拟系统(1)的大气环境模拟层(12)中充入大气气溶胶粒子,由充入大气气溶胶粒子前后的光强值计算大气环境模拟层(12)光学厚度,直到满足所需光学厚度,停止充入大气气溶胶粒子,并记录大气气溶胶粒子充入时间;

步骤二、将步骤一中充入的大气气溶胶粒子排出,在多层海雾环境模拟系统(1)的玻璃隔层(13)上表面放置激光器(7),在多层海雾环境模拟系统(1)的第一玻璃窗口(16)下方放置光功率计(8),开启激光器(7)与光功率计(8),光功率计(8)开始记录出射光强度;开启海雾粒子发生器(5),向多层海雾环境模拟系统(1)的海雾环境模拟层(11)中充入海雾粒子,由充入海雾粒子前后的光强值计算海雾环境模拟层(11)光学厚度,直到满足所需光学厚度,停止充入海雾粒子,并记录海雾粒子充入时间;

步骤三、将步骤二中充入的海雾粒子排出,分别按照步骤一所记录的大气气溶胶充入时间由大气气溶胶发生器(6)向大气环境模拟层(12)中充入大气气溶胶粒子,以及按照步骤二所记录的海雾粒子充入时间由海雾粒子发生器(5)向海雾环境模拟层(11)中充入海雾粒子;

步骤四、调节偏振发射系统(3)中偏振起偏信息,并记录偏振接收系统(4)中所测得的数据,测量无光照影响下主动偏振传输特性,所述偏振起偏信息包括偏振光的波长和偏振态;

步骤五、根据海雾粒子发生器(5)产生海雾粒子的成分,查找折射率和粒径参数,将偏振发射系统(3)发射的偏振光波长、偏振光偏振态、海雾粒子的折射率、海雾粒子粒径及海雾环境模拟层(11)中测得光学厚度值依次输入到蒙特卡洛模拟程序中,用于计算机模拟在无光照环境影响下的偏振度值;

步骤六、将步骤三中充入的大气气溶胶粒子和海雾粒子排出,调节太阳模拟系统(2)相对于水平放置的圆环形导轨(14)及竖直放置的圆弧形导轨(15)的位置,确定太阳高度角与太阳方位角,分别按照步骤一所记录的大气气溶胶充入时间在大气环境模拟层(12)中重新充入大气气溶胶粒子,以及按照步骤二所记录的海雾粒子充入时间在海雾环境模拟层(11)中重新充入海雾粒子;

步骤七、保持偏振发射系统(3)中偏振起偏信息与步骤四中一致,记录偏振接收系统(4)中所测得的数据,测量太阳光照影响下主动偏振传输特性;

步骤八、将偏振光波长、太阳高度角、太阳方位角、太阳模拟系统(2)的太阳通量、太阳模拟系统(2)的辐射强度、大气气溶胶粒子及海雾粒子散射特性的勒让德级数参数输入到RT3程序中,由计算机模拟在太阳光照影响下偏振接收系统(4)位置处的太阳下行辐射偏振度;

步骤九、将步骤四中测得的无光照影响下主动偏振的偏振度值,步骤五中计算机模拟的无光照环境影响下主动偏振的偏振度值进行比较,验证无光照影响时主动偏振实验测试与仿真的正确性;再将步骤七中测得太阳光照影响下的偏振度值和步骤八中计算机模拟的偏振接收系统(4)位置处的太阳下行辐射偏振度值,以及步骤五中计算机模拟的无光照环境影响下主动偏振的偏振度值进行比较,验证太阳光照对主动偏振传输的影响。

2.根据权利要求1所述的光照影响下海雾环境偏振传输特性测试与仿真的验证方法,其特征在于:所述太阳模拟系统(2)由氙灯组成,功率为100W,置于圆弧形导轨(15)上,太阳模拟系统2在圆弧形导轨(15)上除第二玻璃窗口(17)位置处任意滑动。