[發明專利]非均勻煙霧環境偏振傳輸特性實驗與仿真的驗證方法

有效

• 申請號: 201711140608.4
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107764399B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 張肅;戰俊彤;段錦;付強;祝勇
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00;G01N21/21
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所 22206
• 代理人: 李曉莉

1.非均勻煙霧環境偏振傳輸特性實驗與仿真的驗證方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、開啟激光器(1)，發射光束依次經過準直系統(2)、濾光片(3)入射到線偏振片(4)，通過調節線偏振片(4)角度獲得水平偏振光，水平偏振光經過煙霧環境模擬系統(6)后入射到分光棱鏡(7)，經由分光棱鏡(7)分成兩路光束，且每路光束的光強度均相同，在其中一路光束的傳播方向上設置有光功率計(8)，在另一路光束的傳播方向上設置有偏振態測量儀(9)；

步驟二、開啟光功率計(8)，測量煙霧環境模擬系統(6)未充入煙霧時光強度；

步驟三、在煙霧環境模擬系統(6)內沿光線傳輸方向上放置粒度儀，煙霧發生器向煙霧環境模擬系統(6)中充入煙霧，由煙霧環境模擬系統(6)中的風扇攪拌均勻，并由粒度儀測量煙霧環境模擬系統(6)中充入煙霧的粒徑參數；

步驟四、排空煙霧環境模擬系統(6)中煙霧，移除煙霧環境模擬系統(6)中的粒度儀，重復步驟三，并重新向煙霧環境模擬系統(6)中充入煙霧，待煙霧攪拌均勻后，由光功率計(8)和偏振態測量儀(9)分別記錄出射光束的光強值和偏振度的變化情況，待光功率計(8)測量的光強值穩定后，停止實驗操作；

步驟五、截取光功率計(8)在光強值非穩定狀態下測量的采樣時間下的光強值，則采樣時間內煙霧環境模擬系統(6)中產生的煙霧為非均勻煙霧環境，并由充煙霧前的光強值I_o和充煙霧后的光強值I計算在此采樣時間下的光學厚度τ，如下所示：

步驟六、根據煙霧發生器產生煙霧的成分，查找折射率表，找到對應煙霧的折射率，將激光器(1)發射的激光波長、入射偏振光的偏振態、煙霧介質的折射率、粒度儀測得的粒徑及在相應采樣時間下對應的光學厚度值依次輸入到蒙特卡洛模擬程序中，用于計算機模擬在相應采樣時間下的偏振度值；

步驟七、分別繪制實驗條件下偏振態測量儀(9)測得的及蒙特卡洛方法仿真計算下得到的采樣時間與偏振度的關系曲線，進行對比；

步驟八、調節步驟一中線偏振片(4)的角度，用于產生不同偏振態的入射線偏振光，重復步驟二到步驟七，或在步驟一中線偏振片(4)后放入四分之一波片(5)，用于產生圓偏振光/橢圓偏振光，再重復步驟二到步驟七，用于不同線偏光、圓偏振光/橢圓偏振光經非均勻煙霧介質后的偏振傳輸特性實驗與計算機仿真的驗證。

2.根據權利要求1所述非均勻煙霧環境偏振傳輸特性實驗與仿真的驗證方法，其特征是：步驟一中所述的線偏振片(4)調節角度為0°～360°；步驟一中所述的激光器(1)為可見光波段激光器。

3.根據權利要求1所述非均勻煙霧環境偏振傳輸特性實驗與仿真的驗證方法，其特征是：所述粒度儀為馬爾文粒度儀，用于測量球形粒子的粒徑；步驟三中所述的煙霧發生器產生水霧或油霧球形煙霧粒子。

4.根據權利要求1所述非均勻煙霧環境偏振傳輸特性實驗與仿真的驗證方法，其特征是：所述的步驟四中充入煙霧的濃度與充入煙霧的時間成正比，充入煙霧時間為1s～9s。

5.根據權利要求1所述非均勻煙霧環境偏振傳輸特性實驗與仿真的驗證方法，其特征是：所述的步驟五中的非均勻煙霧環境，是在采樣時間下由煙霧的沉降所形成，直徑在1um～10um范圍內的煙霧粒子沉降速度每秒為毫米級，其中光功率計(8)的每一個采樣點的時間間隔為1s。

6.根據權利要求1所述非均勻煙霧環境偏振傳輸特性實驗與仿真的驗證方法，其特征是：所述的步驟六中的蒙特卡洛模擬程序為模擬計算均勻球形粒子的模擬程序，粒子數設定為10⁶個。