本發(fā)明涉及光學(xué)檢測，特別涉及一種基于光學(xué)技術(shù)的大口徑閃爍儀參數(shù)檢定系統(tǒng)及檢定方法。

背景技術(shù)：

1、大氣是以湍流形式存在的；當(dāng)光波在湍流大氣中傳播時，湍流大氣的隨機起伏引起折射率起伏，從而產(chǎn)生光束漂移、大氣閃爍、相位起伏、散射等一系列湍流效應(yīng)；這一系列湍流效應(yīng)會導(dǎo)致光束能量的減少和信號的衰減，影響光波振幅的變化，從而導(dǎo)致光強起伏，即閃爍現(xiàn)象。測量大氣的閃爍現(xiàn)象很重要，因為它會影響各種光學(xué)系統(tǒng)，例如望遠鏡或激光通信系統(tǒng)，導(dǎo)致傳輸信號失真或中斷。了解和量化大氣閃爍有助于開發(fā)減輕其影響并提高這些系統(tǒng)性能的技術(shù)?，F(xiàn)在我們可以使用光閃爍法遙測湍流大氣的閃爍現(xiàn)象。

2、光閃爍法測量原理可理解為：當(dāng)光波在大氣中傳播的過程中，由于受大氣的吸收、散射等影響，它的強度和相位等都會發(fā)生相應(yīng)的變化，其中光強度的波動最為明顯，所以可用光傳播過程中的強度的波動測定來反映大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)c2n。測量大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)c2n對于了解光如何在大氣中傳播至關(guān)重要，這對于天文學(xué)、遙感和光通信等各種應(yīng)用都是必要的。通過量化這些參數(shù)，我們可以預(yù)測和補償大氣湍流對光學(xué)系統(tǒng)的影響，從而提高其性能和可靠性。

3、大口徑閃爍儀是根據(jù)光閃爍法原理建立的測量大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)c2n的一種儀器設(shè)備，通過測量大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)c2n可以計算出平均感熱通量，大口徑閃爍儀能夠測量計算幾百米到數(shù)公里以上的平均感熱通量，其觀測的空間尺度，與大氣模式的網(wǎng)格尺度以及衛(wèi)星遙感的像元尺度等匹配較好，可為觀測大尺度動量、熱量與水汽通量提供有效的儀器測量數(shù)據(jù)，因此伴隨著空間尺度擴展的日益需要，大口徑閃爍儀已越來越普遍的應(yīng)用在眾多的國際地表通量觀測區(qū)域的蒸散量監(jiān)測，遙感估算地表通量以及中尺度數(shù)值天氣與氣候模式的校正與驗證中，具有十分廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

4、大口徑閃爍儀測量的數(shù)據(jù)的準確性及穩(wěn)定性直接影響了大氣監(jiān)測效果，為保證大口徑閃爍儀持續(xù)提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)，需要對其進行周期性的計量檢定，計量檢定內(nèi)容包括波長帶寬、光功率、頻率和大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)c2n這些專用參數(shù)，目前對大口徑閃爍儀的專用參數(shù)檢定是通過光譜儀、光功率計、示波器、大口徑閃爍儀標準器分別檢測其性能參數(shù)，需要由專人操作并記錄數(shù)據(jù)，極大浪費人力，時間和空間。

5、目前缺少一種對大口徑閃爍儀專用參數(shù)的集成檢定系統(tǒng)及方法，通過集成檢定系統(tǒng)和方法，只需要一人操作，即可完成這些專用參數(shù)的檢定，節(jié)省了人力，時間和空間。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決目前大口徑閃爍儀的專用參數(shù)檢定需要專人分別檢測、操作、記錄，浪費人力、時間和空間的問題，本發(fā)明提供一種基于光學(xué)技術(shù)的大口徑閃爍儀參數(shù)檢定系統(tǒng)及檢定方法，可實現(xiàn)對大口徑閃爍儀發(fā)射單元和接收單元的發(fā)射光功率、發(fā)射頻率、接收c2n信號響應(yīng)等參數(shù)進行系統(tǒng)性集成檢定。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：基于光學(xué)技術(shù)的大口徑閃爍儀參數(shù)檢定系統(tǒng)，包括大口徑閃爍儀，所述大口徑閃爍儀由待測發(fā)射單元和待測接收單元構(gòu)成，還包括匯聚透鏡組、濾光輪、半透半反透鏡ⅰ、半透半反透鏡ⅱ、匯聚透鏡、衰減片組、準直均光透鏡組、接收窗口透鏡和控制電路；

3、所述待測發(fā)射單元、匯聚透鏡組、濾光輪、半透半反透鏡ⅰ、半透半反透鏡ⅱ、接收窗口透鏡和待測接收單元依次同一光軸的固定在支架上；

4、所述衰減片組、準直均光透鏡組、半透半反透鏡ⅱ和匯聚透鏡依次同一光軸的固定在支架上；所述控制電路包括計算機、頻率采集模塊、光電探測器、光纖光譜儀、光纖探測器、控制模塊、光源模塊、光源燈、功率采集模塊和功率探頭；

5、所述計算機分別與頻率采集模塊、光纖光譜儀、控制模塊、功率采集模塊和待測接收單元連接，所述控制模塊分別與光源模塊和濾光輪的電機連接，

6、所述頻率采集模塊與光電探測器連接，所述光纖光譜儀與光纖探測器連接，所述光源模塊與光源燈連接，所述功率采集模塊與功率探頭連接；

7、所述光源燈與衰減片組對應(yīng)設(shè)置；

8、所述功率探頭與匯聚透鏡對應(yīng)設(shè)置；

9、所述光電探測器和光纖探測器分別與半透半反透鏡ⅰ對應(yīng)設(shè)置。

10、所述半透半反透鏡ⅰ的傾斜角度為30°～60°。

11、所述半透半反透鏡ⅱ的傾斜角度為30°～60°。

12、基于光學(xué)技術(shù)的大口徑閃爍儀參數(shù)檢定系統(tǒng)的檢定方法，具體步驟如下：

13、第一步，將待測發(fā)射單元放置在發(fā)射檢定窗口，接通計算機、控制模塊及待測發(fā)射單元電源；

14、第二步，計算機下發(fā)命令到控制模塊，控制濾光輪調(diào)節(jié)衰減片，計算機打開功率采集模塊，調(diào)節(jié)待測發(fā)射單元的增益通道，測量待測發(fā)射單元的發(fā)射功率；

15、第三步，待測發(fā)射單元發(fā)出紅外光束依次經(jīng)過匯聚透鏡組、濾光輪、半透半反透鏡ⅰ到達半透半反透鏡ⅱ4，經(jīng)過反射后由匯聚透鏡照射到功率探頭，由功率采集模塊測得待測發(fā)射單元的瞬時發(fā)光功率上傳到計算機，計算六十分鐘內(nèi)平均功率，測量最大平均功率a和最小平均功率b；

16、第四步，計算機打開頻率采集模塊和光纖光譜儀，待測發(fā)射單元發(fā)出紅外光束依次經(jīng)過匯聚透鏡組、濾光輪到達半透半反透鏡ⅰ，經(jīng)反射后照射光電探測器和光纖探測器，分別采集待測發(fā)射單元的瞬時頻率和波長、帶寬數(shù)據(jù)，計算機計算六十分鐘內(nèi)平均波長、帶寬和頻率；測量平均波長c、平均帶寬d和平均頻率e，完成待測發(fā)射單元的參數(shù)系統(tǒng)性檢定；

17、第五步，關(guān)閉待測發(fā)射單元，將待測接收單元放置在接收檢定窗口，接通待測接收單元的電源；

18、第六步，計算機下發(fā)命令到控制模塊，分別設(shè)置光源模塊的大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)c2n的信號值；

19、第七步，光源模塊控制光源燈發(fā)出紅外光束，依次經(jīng)接收檢定衰減片組、準直均光透鏡組到達半透半反透鏡ⅱ，一部分光反射經(jīng)接收窗口透鏡到待測接收單元，測量大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)c2n信號值f傳輸至計算機；一部分光透射后由匯聚透鏡照射到功率探頭，功率采集模塊將測量的發(fā)光功率g上傳到計算機；

20、第八步，計算機讀取發(fā)光功率g，計算六十分鐘內(nèi)平均功率h，比較大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)c2n信號值f與平均功率h，檢定待測接收單元測量的大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)c2n信號值，完成待測接收單元的參數(shù)系統(tǒng)性檢定。

21、步驟三中所述計算機計算六十分鐘內(nèi)平均功率的公式為，h為平均功率，h1為功率，h2為功率數(shù)目。

22、步驟四中所述計算機計算六十分鐘內(nèi)平均波長、帶寬和頻率的公式為：

23、c1為峰值波長，c2為峰值波長數(shù)目，d1為峰值波長對應(yīng)帶寬，d2為帶寬數(shù)目，e1為頻率，e2為頻率數(shù)目。

24、步驟六中所述計算機下發(fā)命令到控制模塊，分別設(shè)置光源模塊的大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)c2n的信號值為：10-17m-2/3、10-16m-2/3、10-15m-2/3、10-14m-2/3、10-13m-2/3、10-12m-2/3、10-11m-2/3。步驟八中所述計算機計算六十分鐘內(nèi)平均功率h的公式為：h為平均功率，h1為功率，h2為功率數(shù)目。

25、本發(fā)明的有益效果是：1.采用模塊化設(shè)計，各檢定模塊與控制模塊高度集成，實現(xiàn)對大口徑閃爍儀全面系統(tǒng)性檢定。與傳統(tǒng)需要利用多個儀器分別檢測參數(shù)的方法相比，本發(fā)明整合檢定各項參數(shù)于一體，檢定效率提高5倍以上。

26、2.能夠?qū)Υ罂趶介W爍儀全系統(tǒng)各關(guān)鍵部件如發(fā)射光功率、發(fā)射頻率、接收響應(yīng)等進行集成檢定，檢測范圍大。本發(fā)明設(shè)分別對大口徑閃爍儀發(fā)射單元和接收單元進行參數(shù)檢定，檢定結(jié)果更全面準確。

27、3.實現(xiàn)自動化檢定，采用控制模塊統(tǒng)一進行各檢定模組的控制和數(shù)據(jù)傳輸，與傳統(tǒng)需要人工操作測量的方法相比，檢定誤差減小10％以上，同時提高檢定效率。

28、4.檢定結(jié)果量化，易于總結(jié)檢定報告，配套軟件模塊對檢定數(shù)據(jù)進行自動采集、計算和輸出，提高檢定工作效率。

29、5.模塊間使用標準接口，實現(xiàn)檢定系統(tǒng)modules化，便于擴展和升級，滿足不同型號大口徑閃爍儀的檢定需要。