[發(fā)明專利]基于PSD的煙霧箱鏡面自動(dòng)校準(zhǔn)裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310026986.9
• 申請(qǐng)日: 2023-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116147892A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐亮;趙德志;楊新艷;徐睆垚;鄧亞頌;徐寒楊;劉文清;錢江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院;合肥中科紅外精密儀器有限公司
• 主分類號(hào): G01M11/02
• 分類號(hào): G01M11/02;G01B11/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 江亞平

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于PSD的煙霧箱鏡面自動(dòng)校準(zhǔn)裝置及方法，包括：半導(dǎo)體激光器、光學(xué)鏡頭、二維PSD光電位置傳感器、傳感器結(jié)構(gòu)箱體、Cube控制器、壓電慣性驅(qū)動(dòng)器。在煙霧箱鏡面安置準(zhǔn)確時(shí)，將光學(xué)鏡頭調(diào)焦并與PSD、傳感器結(jié)構(gòu)箱體垂直組裝，半導(dǎo)體激光器激光出射點(diǎn)與光學(xué)鏡頭保持水平，激光經(jīng)由小鏡曲率中心反射至光學(xué)鏡頭中心位置，聚焦到PSD中心位置，光電信號(hào)傳至傳感器結(jié)構(gòu)箱體并上傳至上位機(jī)作為初始位置坐標(biāo)，鏡面發(fā)生偏移后，將采集得到的信號(hào)坐標(biāo)與初始位置坐標(biāo)對(duì)比算出各壓電慣性驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，Cube控制器控制壓電慣性驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到自動(dòng)校準(zhǔn)。本發(fā)明提供的煙霧箱鏡面自動(dòng)校準(zhǔn)裝置提高了校準(zhǔn)的精度和效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及懷特池鏡面自動(dòng)校準(zhǔn)領(lǐng)域，特別是一種基于PSD的煙霧箱鏡面自動(dòng)校準(zhǔn)裝置及方法。

背景技術(shù)

煙霧箱實(shí)驗(yàn)可在孤立復(fù)雜源排放強(qiáng)度和氣象條件下，實(shí)現(xiàn)接近真實(shí)大氣環(huán)境中物理化學(xué)過(guò)程的模擬，從而可保證模式模擬的嚴(yán)格邊界約束條件，通過(guò)煙霧箱實(shí)驗(yàn)與模式模擬的閉合實(shí)驗(yàn)，可揭示發(fā)生在大氣中的復(fù)雜物化學(xué)過(guò)程與機(jī)制，進(jìn)而對(duì)合理控制對(duì)策提供科學(xué)依據(jù)。因此煙霧箱是評(píng)價(jià)、構(gòu)建大氣化學(xué)反應(yīng)機(jī)理以及獲取二次氣溶膠形成機(jī)理精確參數(shù)的必不可少的科學(xué)裝置。

然而，由于煙霧箱長(zhǎng)期處于室外環(huán)境，其固定鏡面機(jī)件容易被水汽、酸性氣體等慢慢腐蝕發(fā)生微小形變，溫度變化也會(huì)導(dǎo)致機(jī)件的微小膨脹或收縮，因此會(huì)導(dǎo)致煙霧箱內(nèi)鏡面的偏移。雖然時(shí)微小的偏移，但是作為精密儀器，足以使得光路發(fā)生嚴(yán)重變化，極大影響其實(shí)驗(yàn)，因此對(duì)于煙霧箱鏡面的校準(zhǔn)是很有必要的。其中，大鏡一般直接固定于背板上，不易偏移，而與之對(duì)立的兩個(gè)小鏡則由彈簧等機(jī)件固定，容易發(fā)生偏移。目前主要校準(zhǔn)的方式以手動(dòng)為主，用時(shí)長(zhǎng)，效率慢，精度低。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于PSD的煙霧箱鏡面自動(dòng)校準(zhǔn)裝置及方法，精密度高，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整，用時(shí)短，效率高，并且能同時(shí)調(diào)節(jié)兩面小鏡。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于PSD的煙霧箱鏡面自動(dòng)校準(zhǔn)裝置，包括半導(dǎo)體激光器、光學(xué)鏡頭、二維PSD光電位置傳感器、傳感器結(jié)構(gòu)箱體、Cube控制器、壓電慣性驅(qū)動(dòng)器，所述半導(dǎo)體激光器發(fā)出半導(dǎo)體激光射在小鏡上，所述光學(xué)鏡頭用于聚焦小鏡反射光線，所述二維PSD光電位置傳感器用于接收小鏡反射后經(jīng)由光學(xué)鏡頭聚焦的光線，所述傳感器結(jié)構(gòu)箱體用于放大、采集二維PSD光電位置傳感器所測(cè)位置坐標(biāo)并傳至后臺(tái)，所述Cube控制器用于接收后臺(tái)數(shù)據(jù)并控制壓電慣性驅(qū)動(dòng)器，所述壓電慣性驅(qū)動(dòng)器用于控制小鏡偏轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體激光器用于向小鏡發(fā)出入射光線，其中所述小鏡能夠?qū)λ鋈肷涔饩€進(jìn)行反射，形成反射光線，所述反射光線為鏡面反射光線；

所述光學(xué)鏡頭用于接收并聚焦所述反射光線，進(jìn)一步地將所述反射光線聚焦成像；

所述二維PSD光電位置傳感器用于接收所述成像，并將所述成像轉(zhuǎn)化為光電信號(hào)；

所述傳感器結(jié)構(gòu)箱體用于接收所述光電信號(hào)，進(jìn)一步地將所述光電信號(hào)通過(guò)運(yùn)放、采集傳輸給上位機(jī)進(jìn)行運(yùn)算得到調(diào)整參數(shù)信號(hào)；

所述Cube控制器用于接收所述調(diào)整參數(shù)信號(hào)并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

進(jìn)一步地，半導(dǎo)體激光器激光出射點(diǎn)與光學(xué)鏡頭處于同一水平面，半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光射在小鏡曲率中心。

進(jìn)一步地，光學(xué)鏡頭垂直于二維PSD光電位置傳感器和傳感器結(jié)構(gòu)箱體，初始位置光線位于光學(xué)鏡頭中心點(diǎn)。

進(jìn)一步地，二維PSD光電位置傳感器中心位置與光學(xué)鏡頭中心位置重合，其接收的初始位置光點(diǎn)位于PSD中心位置，即為坐標(biāo)原點(diǎn)。

進(jìn)一步地，內(nèi)含有運(yùn)放電路、采集電路，整體放置在箱體內(nèi)，并與二維PSD光電位置傳感器、光學(xué)鏡頭垂直組合。