本發(fā)明涉及大氣湍流模擬裝置，尤其涉及一種入射角可變多層式大氣湍流模擬裝置。

背景技術(shù)：

在大氣中進行激光傳輸?shù)倪^程中，激光束除了受到大氣的吸收和散射外，還容易受到大氣湍流的影響。激光束可能發(fā)生閃爍、漂移、到達角起伏和波奇畸變等現(xiàn)象。而我們對大氣湍流的處理方法是假定在激光傳輸?shù)穆窂缴贤牧鞯慕y(tǒng)計特性是一致的。然而在實際情況下，當(dāng)激光束在天頂角接近90度的情況下，在近地面?zhèn)鬏敃r，由于大氣溫度受下墊面的影響十分明顯，激光束極有可能穿過多層不同溫度和風(fēng)速的大氣湍流。而這種多層式的湍流又會對入射角不同的激光束產(chǎn)生不同的影響。激光在不同的風(fēng)速和溫度湍流中受到不同程度的影響，而這些影響可能存在疊加或者抵消。而激光束在兩層湍流之間會發(fā)生折射，導(dǎo)致激光束的到達角起伏變化幅度增大。目前國內(nèi)外的大氣湍流模擬裝置主要集中在通過不同的方式例如熱風(fēng)式和受迫對流式來生成大氣湍流，或者是通過加入控制系統(tǒng)來更好地控制大氣湍流，但是目前還沒有用于模擬不同的入射角下激光在多層大氣湍流中傳輸?shù)拇髿馔牧髂M裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為模擬不同入射角下激光在多層大氣湍流中的傳播情況，本發(fā)明提出了一種入射角可變多層式大氣湍流模擬裝置，具體技術(shù)方案如下：

一種入射角可變多層式大氣湍流模擬裝置，其包括下底板1、支柱2、上頂板3、活動隔板4、工型尺5、送風(fēng)模塊6和傳感器模塊7，所述的支柱2的兩端分別與所述的下底板1和所述的上頂板3固定連接；多個所述的活動隔板4垂直夾設(shè)在所述的下底板1和所述的上頂板3之間，并與所述的下底板1和所述的上頂板3共同形成若干兩端開口的氣流管道，用于通過空氣湍流；所述的活動隔板4靠近所述下底板1的一面上有缺口，所述的工型尺5穿過所述的缺口并卡接在所述的下底板1上；所述的送風(fēng)模塊6夾設(shè)在所述的活動隔板之間，并與控制器相連，所述的傳感器模塊7放置于所述的管道內(nèi)部。

進一步的，所述的下底板1和所述的上頂板3對應(yīng)位置均設(shè)置有凹槽，用于作為所述的活動隔板4的導(dǎo)軌；所述的下底板1上與所述的活動隔板4平行的側(cè)邊上印有刻度，用于顯示所述的工型尺5與所述的凹槽之間的距離。

更進一步的，所述的活動隔板4包括伸縮外板401、伸縮內(nèi)板402、旋轉(zhuǎn)柱403、光學(xué)窗口板404和導(dǎo)氣尾板405，所述的伸縮外板401滑動地嵌套在所述的伸縮內(nèi)板402上，從而可以通過改變板面的長度適應(yīng)不同尺寸和不同位置的所述的送風(fēng)模塊6，并將空氣湍流導(dǎo)入到平行的所述的活動隔板4之間；所述的旋轉(zhuǎn)柱403兩端嵌入到所述的下底板1和所述的上頂板3所述的凹槽中，所述的旋轉(zhuǎn)柱403可在所述的凹槽中滑動；所述的伸縮內(nèi)板402與所述的光學(xué)窗口板404均連接在所述的旋轉(zhuǎn)柱403上，并可繞所述的旋轉(zhuǎn)柱403旋轉(zhuǎn)；所述的導(dǎo)氣尾板405與光學(xué)窗口板404鉸接連接，所述的缺口位于所述的導(dǎo)氣尾板405上，且靠近鉸接處；所述的工型尺5穿過所述導(dǎo)氣尾板405上的所述的缺口。

進一步的，所述的傳感器模塊7包括裝有蓄電池、單片機和藍牙模塊的主體部分701、固定于所述主體部分701上的吸盤702、溫度傳感器703和風(fēng)速傳感器704，所述的吸盤(702)用于將所述的傳感器模塊7固定于所述的管道壁上，所述的傳感器模塊7實時監(jiān)測所述的管道內(nèi)部的風(fēng)速和溫度，并且將信息通過所述的藍牙模塊實時傳遞到所述的控制器上。

進一步的，所述的工型尺5兩端的厚度大于中間段，從而使其有刻度的邊與所述的下底板1有刻度的邊線垂直，同時使所述的工型尺5能夠沿著邊線滑動。

進一步的，所述的支柱2為四個，分別固定在所述的下底板1的四個角上，所述的支柱2上端固定有螺桿，所述的上頂板3四個角對應(yīng)位置有一個圓孔，供所述的螺桿穿過，并用螺母將所述的上頂板3和所述的支柱2固定在一起。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的送風(fēng)模塊數(shù)量、活動隔板尺寸和位置可調(diào)整，且具有多個嵌套板，能夠適用于模擬更多分層式大氣湍流狀況，并能靈活調(diào)節(jié)光學(xué)窗口和激光束所成的夾角，且在調(diào)節(jié)的過程中，利用了平行四邊形原理使得激光束所通過的湍流部分的路程不變；本發(fā)明傳感器模塊安裝和移動方便，且裝置上帶有刻度尺，便于讀取長度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例去掉頂板后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實例中工型尺的細節(jié)圖；

圖4是本發(fā)明實例中工型尺穿過活動隔板的細節(jié)圖；

圖5是本發(fā)明實施例中傳感器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例的電路連接圖；

圖中，下底板1、支柱2、上頂板3、活動隔板4、工型尺5、送風(fēng)模塊6、傳感器模塊7、伸縮外板401、伸縮內(nèi)板402、旋轉(zhuǎn)柱403、光學(xué)窗口板404、導(dǎo)氣尾板405、裝有蓄電池、單片機和藍牙模塊的主體部分701、固定于主體上的吸盤702、溫度傳感器703和風(fēng)速傳感器704。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

如圖1-4所示，本發(fā)明的入射角可變多層式大氣湍流模擬裝置包括下底板1、四根支柱2、上頂板3、活動隔板4、工型尺5、送風(fēng)模塊6和傳感器模塊7，四根支柱2分別固定在下底板的四個角上，支柱2的下端與下底板1固定連接，方形支柱2的上端固定有螺桿，上頂板3的四個角上分別有四個圓孔，可以使得支柱2的螺桿穿過，并用螺母將上頂板3和支柱2固定在一起，從而與下底板1形成一個夾層；多個活動隔板4垂直夾設(shè)在下底板1和上頂板3之間，并與下底板1和上頂板3共同形成若干兩端開口的氣流管道，用于通過空氣湍流；下底板1和上頂板3對應(yīng)位置均設(shè)置有凹槽，用于作為活動隔板4的導(dǎo)軌，下底板1上與活動隔板4平行的側(cè)邊上印有刻度，用于顯示工型尺5與凹槽之間的距離；活動隔板4靠近下底板1的一面上有缺口，工型尺5穿過缺口并卡接在所述的下底板1上，工型尺5兩端的厚度大于中間段，保證能夠和下底板1有刻度的那條邊線垂直，同時能夠沿著邊線滑動。送風(fēng)模塊6夾設(shè)在活動隔板4之間，并與控制器相連，傳感器模塊7放置于管道內(nèi)部。

活動隔板4包括伸縮外板401、伸縮內(nèi)板402、旋轉(zhuǎn)柱403、光學(xué)窗口板404和導(dǎo)氣尾板405，伸縮外板401滑動地嵌套在伸縮內(nèi)板402上，從而可以通過改變板面的長度適應(yīng)不同尺寸和不同位置的送風(fēng)模塊6，并將空氣湍流導(dǎo)入光學(xué)窗口板404之間，旋轉(zhuǎn)柱403兩端嵌入到下底板1和上頂板3的凹槽中，并可在所述的凹槽中滑動；伸縮內(nèi)板402與光學(xué)窗口板(404)均連接在旋轉(zhuǎn)柱403上，并可繞旋轉(zhuǎn)柱403旋轉(zhuǎn)；導(dǎo)氣尾板405與光學(xué)窗口板404鉸接連接，活動隔板4上的缺口位于導(dǎo)氣尾板405上，且靠近鉸接處，工型尺5穿過導(dǎo)氣尾板405中的缺口；

如圖5、6所示，傳感器模塊7包括裝有蓄電池、單片機和藍牙模塊的主體部分701、吸盤702、溫度傳感器703和風(fēng)速傳感器704，溫度傳感器703和風(fēng)速傳感器704分別固定在主體部分701上，用來測量湍流內(nèi)部的風(fēng)速和溫度，并將測得的數(shù)據(jù)傳輸給單片機，而單片機再通過藍牙模塊將信號實時傳遞給外界的控制器，而控制器和送風(fēng)模塊6連接在一起，可以用來控制送風(fēng)模塊風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和加熱器的功率。吸盤702固定在主體部分701上，用于將傳感器模塊7吸附在湍流管道臂上，并且可以根據(jù)實際需求任意改變位置。

單片機和控制器可以采用51單片機stc15w4k56s4，但不限于此。

本發(fā)明的工作過程如下：

首先根據(jù)實驗確定所需湍流的層數(shù)和湍流的具體情況來選擇活動隔板4和送風(fēng)模塊6的數(shù)量。將活動隔板4的旋轉(zhuǎn)柱403嵌入下底板1的凹槽中，將工型尺5穿過導(dǎo)氣尾板405的缺口，并使其兩端嵌入下底板1，使得工型尺5帶刻度的一邊和下底板1帶有刻度的一邊垂直；調(diào)節(jié)工型尺5和旋轉(zhuǎn)柱403的位置，保證所有的光學(xué)窗口板404保持平行，這樣旋轉(zhuǎn)柱403之間的距離也可以通過工型尺5測量。利用傳感器模塊7的吸盤702將傳感器固定于通道內(nèi)，利用下底板1和工型尺5上的刻度讀取長度，從而確定激光束8和光學(xué)窗口板404所形成的入射角。完成調(diào)節(jié)之后將上頂板3用螺母固定于支柱2上，形成封閉的管路，如圖1所示。

激光束8垂直于下底板1的一條短邊入射，經(jīng)過多層光學(xué)窗口板404和其中的氣流后出射。將送風(fēng)模塊6安置于入風(fēng)口，并且通過風(fēng)機和加熱器往管內(nèi)輸送熱風(fēng)式湍流。內(nèi)部的傳感器模塊7將測量得到的溫度和風(fēng)速反饋到控制器，控制器根據(jù)設(shè)定的溫度和風(fēng)速對送風(fēng)模塊6進行控制，進而使得內(nèi)部的溫度和風(fēng)速達到要求。

調(diào)節(jié)工型尺5和旋轉(zhuǎn)柱403的位置，可以改變光學(xué)窗口板404的位置，從而改變了激光束8的入射角。通過多層光學(xué)窗口板404將多層不同參數(shù)的湍流分隔開來，從而實現(xiàn)激光束在多層不同的湍流中傳輸。