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专利号: 202110999936X
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:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置,其特征是:包括发射系统(1)、水下环境模拟系统(2)、接收系统(3)、信息处理系统(4)、注水系统(5)和排水系统(6),所述发射系统(1)包括偏振光源、分焦平面相机(14)、半圆形角度计(15)和导轨(16),发射系统(1)安装在水下环境模拟系统(2)的上部;所述导轨(16)为伸缩式导轨,导轨(16)的一端铰接在半圆形角度计(15)的圆心,导轨(16)的中部与半圆形角度计(15)的外缘滑动连接,导轨(16)的另一端与偏振光源固定连接;所述分焦平面相机(14)固定于半圆形角度计(15)的一侧;所述半圆形角度计(15)上设置有角度刻度线;

所述水下环境模拟系统(2)的内部放置目标物体(21),水下环境模拟系统(2)的一侧与注水系统(5)连接,水下环境模拟系统(2)的下部与排水系统(6)连接;所述接收系统(3)包括分光棱镜(30)、偏振态测量仪(31)和光功率计(32);所述分光棱镜(30)接收目标物体(21)的反射光线并将光线分成两束,分别入射至偏振态测量仪(31)和光功率计(32);所述信息处理系统(4)分别与分焦平面相机(14)、偏振态测量仪(31)以及光功率计(32)电性连接。

2.根据权利要求1所述的水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置,其特征是:所述偏振光源包括发射不同光谱强度的激光器(10)、衰减片(11)、偏振片(12)和1/4玻片(13);

所述激光器(10)、衰减片(11)、偏振片(12)和1/4玻片(13)依次同光轴布置并且该光轴与导轨(16)平行。

3.根据权利要求1所述的水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置,其特征是:所述水下环境模拟系统(2)包括水槽(20)、搅拌器(22)、水位预警器(23)、LED灯(24)、加热棒(25)、温度传感器(26)、显示器(27)、玻璃隔板(28)和圆孔(29);所述水槽(20)内水平安装有两个带有圆孔(29)的玻璃隔板(28),玻璃隔板(28)将水槽(20)分成三层,水槽(20)的各层均安装有温度传感器(26)、显示器(27)、加热棒(25)以及搅拌器(22);所述水位预警器(23)和LED灯(24)均纵向均匀分布在水槽(20)的一侧。

4.根据权利要求1所述的水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置,其特征是:所述注水系统(5)包括注水管(50)、注介质管(51)、水量显示器(52)、介质浓度计算机(53)和水管(54);所述水管(54)的上端设置有并列排布的注水管(50)和注介质管(51),水管(54)的下端活动插入圆孔(29);所述注介质管(51)底部设置有阀门,注介质管(51)的侧壁设置有刻度线;所述注水管(50)内设置有水量显示器(52)的探头;所述水量显示器(52)位于注水管(50)的外部,水量显示器(52)与介质浓度计算机(53)电性连接。

5.根据权利要求1所述的水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置,其特征是:所述信息处理系统(4)包括计算机(40)。

6.根据权利要求1所述的水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置,其特征是:所述排水系统(6)包括出水口(60)和加热板(61);所述出水口(60)设置在水槽(20)底部的一侧;

所述加热板(61)在水槽(20)底部的另一侧。

7.水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置的测量方法,利用权利要求1所述的水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置,其特征是:包括以下步骤,并且以下步骤顺次进行,步骤一、准备实验环境

将偏振光源、分焦平面相机(14)、目标物体(21)放在同一竖直线上使偏振光源与分焦平面相机(14)之间为0度;

步骤二、得到偏振光源与分焦平面相机(14)之间最佳成像角度

保持导轨(16)的长度不变,以半圆形角度计(15)的圆心为原点转动导轨(16),分别在导轨(16)在15度、30度、60度以及90度时分焦平面相机(14)成像,获得相对清晰的成像角度,在相对清晰的成像角度两侧继续旋转导轨(16),记录更清晰的成像角度并采用二分法来逐渐缩小角度范围区间,最终得到最佳成像角度;

步骤三、得到偏振光源与分焦平面相机(14)之间最佳成像距离

固定偏振光源与分焦平面相机(14)的最佳角度不变,调整导轨(16)的长度,找到最佳成像质量下所对应的导轨(16)的长度值,从而获得偏振光源与分焦平面相机(14)之间的最佳距离;

步骤四、获得不同光谱波长下的偏振特性

保持偏振光源与分焦平面相机(14)之间最佳角度和最近距离不变,将激光器(10)调成设定的波长,打开发射系统(1)和接收系统(3),通过偏振态测量仪(31)和计算机(40)获得不同光谱波长下目标物体(21)相应的偏振特性;改变激光器(10)的波长长度,重复步骤四,获得不同光谱波长下目标物体相应的偏振特性;

步骤五、获得不同介质浓度下的偏振特性

保持发射系统(1)和接收系统(3)固定不变,通过介质浓度计算机(53)计算出各设定的介质浓度所需要加入牛奶的质量,注介质管(51)的阀门打开加入相应质量的牛奶,同时打开搅拌器(22),使其充分混合,通过偏振态测量仪(31)测量当前浓度下物体的偏振特性,从而获得不同介质浓度下的目标物体(21)的偏振特性;

步骤六、获得不同水体深度下的偏振特性

通过注水管(50)向水槽(20)中注水,纵向均匀分布的水位预警器(23)和LED灯(24)逐个报警,每次报警均停止注水并打开发射系统(1)和接收系统(3)对当前水体深度下的目标物体(21)进行测量,通过偏振态测量仪(31)测得物体的偏振特性,从而获得不同水体深度下的目标物体(21)的偏振特性;

步骤七、获得不同的水体温度分层的偏振特性

打开加热棒(25)分别对水槽(20)内的三层水体进行加热,通过显示器(27)的示数,实时获得各个水层的水体温度,获得水体温度逐层递增或递减的三层水体,关闭加热棒(25),打开发射系统(1)和接收系统(3),获得测试水体温度分层下目标物体(21)的偏振特性;

步骤八、不同的盐度分层

将水管(54)依次水槽(20)内的三层水体,在介质浓度计算机(53)中对应输入要配比的盐度,介质浓度计算机(53)相应计算出加入的盐的质量,打开注介质管(51)的阀门,定量加入所需的盐,启动搅拌棒(22);

此时,水体被分成了三种不同的盐度情况,打开发射系统(1)和接收系统(3),对目标物体(21)的偏振特性进行测量,通过计算机(40),获得水体环境盐度分层下水体目标物体(21)的偏振特性;

步骤九、结束测量实验

关闭发射系统(1)、水下环境模拟系统(2)、接收系统(3)、信息处理系统(4)、注水系统(5),打开排水系统(6)的出水口(60)将水槽(20)排空,打开加热板(61)进行水槽(20)干燥,结束实验。