[發(fā)明專利]一種聲光濾波器角孔徑的測量裝置及測量方法

有效

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• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107449585B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王號;張春光
• 申請（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 福州君誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

1.一種聲光濾波器角孔徑的測量裝置的測量方法，其特征在于：其包括依序設(shè)置的白光源、光束準(zhǔn)直系統(tǒng)、聲光濾波系統(tǒng)、角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺、光譜探測系統(tǒng)、以及計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)，所述的光譜探測系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)連接，所述的聲光濾波系統(tǒng)由聲光濾波器、射頻源以及擋光板組成，聲光濾波器和射頻源之間通過射頻線連接，所述的聲光濾波器置于角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺上并由角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺進(jìn)行帶動轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)聲光濾波器相對來自白光源光束的角度，所述的擋光板位于聲光濾波器的后端且用于接收經(jīng)聲光濾波器輸出的非濾波光束以及兩束濾波光束中的一束，通過改變射頻源輸出的射頻信號頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)聲光濾波器輸出濾波光束的中心波長，其中，來自白光源的光束依序通過光束準(zhǔn)直系統(tǒng)、聲光濾波系統(tǒng)后進(jìn)入光譜探測系統(tǒng)，然后在計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)的控制下進(jìn)行光譜信息的采集和分析，形成完整的光路連接，角孔徑測量過程中獲得的光譜數(shù)據(jù)的由計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)完成分析，并計(jì)算出相應(yīng)的角孔徑；

其測量方法包括如下步驟：

步驟1：將設(shè)備開啟，即整個聲光濾波器角孔徑的測量裝置中的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行初始化，主要包括光譜探測系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)以及聲光濾波系統(tǒng)中射頻源的默認(rèn)參數(shù)設(shè)置和白光源的開啟；

步驟2：根據(jù)白光源的距離以及發(fā)光強(qiáng)度情況，對光束準(zhǔn)直系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行對應(yīng)設(shè)置，保證對來自白光源的光束完成準(zhǔn)直并縮束，并將縮束后的光束送入后續(xù)的聲光濾波系統(tǒng)進(jìn)行濾波；

步驟3：對聲光濾波系統(tǒng)中射頻源的輸出頻率進(jìn)行設(shè)置，對來自光束準(zhǔn)直系統(tǒng)的光束進(jìn)行聲光濾波；

步驟4：以5分為步長，調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺的角度，進(jìn)行聲光可調(diào)濾波；

步驟5：調(diào)節(jié)光譜探測系統(tǒng)中光纖探頭的位置，對步驟4中獲得的聲光濾波光束進(jìn)行準(zhǔn)確接收，調(diào)整光譜探測系統(tǒng)中CCD陣列的增益以及曝光時(shí)間參數(shù)，連續(xù)調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺角度，進(jìn)行濾波光束光譜的測量；

步驟6：利用計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)對步驟5獲得的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，獲得光譜中心波長最小值λ、對應(yīng)的強(qiáng)度η以及相應(yīng)的角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺角度α，在獲得的步長為5分的所有濾波光束光譜中，分析波長為λ的濾波光束的強(qiáng)度η’以及對應(yīng)的角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺角度，找到當(dāng)η’＝η/2時(shí)，兩個分別處于α兩側(cè)的角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺角度β和γ，則在波長λ處聲光濾波器對應(yīng)的角孔徑為|β-γ|，改變聲光濾波系統(tǒng)中射頻源的輸出頻率，然后重復(fù)步驟2～步驟6，可以測量聲光濾波器在不同波長處的角孔徑，另外，根據(jù)獲得的光譜參數(shù)相應(yīng)調(diào)整聲光濾波系統(tǒng)以及光譜探測系統(tǒng)的參數(shù)，以便獲得最佳的測量效果；

步驟7：對獲得的測量結(jié)果進(jìn)行存儲，設(shè)備關(guān)閉。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲光濾波器角孔徑的測量裝置的測量方法，其特征在于：所述的白光源為白光LED，在可見光至近紅外光譜范圍內(nèi)可連續(xù)輸出。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲光濾波器角孔徑的測量裝置的測量方法，其特征在于：所述的光束準(zhǔn)直系統(tǒng)，由消色差的雙膠合凸透鏡組和雙膠合凹透鏡透鏡組成，來自白光源的光束經(jīng)光束準(zhǔn)直系統(tǒng)匯聚并準(zhǔn)直后形成平行光束，進(jìn)入聲光濾波系統(tǒng)進(jìn)行聲光濾波。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲光濾波器角孔徑的測量裝置的測量方法，其特征在于：所述的擋光板為表面經(jīng)黑色陽極氧化處理的鋁合金圓盤。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲光濾波器角孔徑的測量裝置的測量方法，其特征在于：所述的角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺采用交叉滾珠軸環(huán)進(jìn)行帶動旋轉(zhuǎn)，其最小分辨率為5分，所述角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺的下表面連接有支架，角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺的上下表面均有M6的螺旋且其上表面用于固定聲光濾波系統(tǒng)的聲光濾波器，通過調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)角度，可精確調(diào)節(jié)聲光濾波器相對來自白光源光束的角度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲光濾波器角孔徑的測量裝置的測量方法，其特征在于：所述的光譜探測系統(tǒng)為光纖光柵光譜儀，其包含光纖探頭、分光光柵以及高靈敏度CCD陣列，所述的光纖探頭用于接收來自聲光濾波系統(tǒng)的濾波光束并送入分光光柵進(jìn)行分光，濾波光束經(jīng)分光后由CCD陣列接收，CCD陣列測量濾波光束中不同波長信號光的強(qiáng)度，并將數(shù)據(jù)送入后續(xù)的計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)。