[发明专利]一种用于透光混凝土材料的透射光场定量分析和测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透射光场定量分析和测试方法，具体涉及透光混凝土材料领域，尤其涉及一种用于透光混凝土材料的透射光场定量分析和测试方法。

背景技术

透光混凝土材料指将光纤以一定排列方式嵌入材料中，利用大量光纤在砌块之间进行传输光，使得墙一侧的光可以通过光纤传输达到另一侧，从而使混凝土产生一种透明的效果。这种透光材料可以显著改善建筑内的采光，节约照明用电，是一种新型的节能环保建筑材料。

光纤阵列的合理排布是优化混凝土材料透光效果的关键问题，目前对于透光混凝土缺乏相关光纤选择与材料性能优化理论和光纤空间结构分布设计依据，以及对于透射光场的定量分析和测试方法研究。本发明针对上述问题提出了一种用于透光混凝土材料的透射光场定量分析和测试方法，该方法利用光学设计软件建立透光混凝土模型，定量分析透光混凝土材料透射光场并且结合相应测试来得到实际光场分布情况，这对于优化混凝土材料光纤阵列设计和减少试验工作量，提高建筑物的采光效果和降低建筑照明能耗，促进节能环保的建筑材料发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于透光混凝土材料的透射光场定量分析和测试方法。该方法利用光学设计软件ZEMAX建立透光混凝土模型，定量分析不同衍射距离和不同光纤分布情形下的透射光场分布特性，结合相应测试给最终得到实际光场的分布情况。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种用于透光混凝土材料的透射光场定量分析和测试方法，该方法用于透光混凝土材料透射光场和衍射光场分析的光学设计软件模型包括光源、弧形反射镜、透镜、光纤阵列（透光混凝土材料）、探测器组成。实际的实验测试包括：白光光源、扩束准直透镜、透光混凝土材料、变焦透镜、CCD、功率计。

与传统透光混凝土材料的透射光场分析与测试方法相比较，本发明具有以下优点：

1、本发明通过光学设计软件建立了透光混凝土模型，节省了混凝土材料、提升了分析效率，为透光混凝土材料的透射光场分析提供了一种新方法。

2、通过对透射混凝土材料进行模拟仿真，可以得到各个衍射距离下的光强和透光率，为最终透射光场的分析提供可靠数据。

3、通过软件模拟分析对于透光混凝土的光纤选择与材料性能优化和光纤空间结构分布设计提供理论支撑，通过实验测试与软件结合，可得到更加符合透光混凝土透射光场的实际分布，指导设计者选取合适规格的透光混凝土材料。

附图说明

图1为透光混凝土材料的透射光场定量分析流程图

图2为透光混凝土材料模型

图3不同衍射距离下光强度峰值

图4不同衍射距离下的光强和透过率

图5不同光纤间距在不同衍射距离下的光强度峰值

图6不同纤芯半径下的光强和透过率

图7不同纤芯半径在不同衍射距离下的光强度峰值

图8光场分布图

图9为具体实验光路

图中：1、光源2、弧形反射镜3、透镜4、光纤阵列（混凝土材料）5、探测器6、白光光源7、扩束准直透镜8、透光混凝土9、变焦透镜、10、CCD和功率计。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示为透光混凝土材料的透射光场定量分析方法流程图，光源照射透光混凝土，弧形反射镜反射光源发出的光，使其沿同一方向传播，透镜通过汇聚作用将光入射到光纤阵列中，最后由探测器完成对光场强度分布、峰值的测量。

如图2所示为透光混凝土材料模型，该模型包括光源1、弧形反射镜2、透镜3、光纤阵列（混凝土材料）4、探测器5均使用光学设计软件ZEMAX建立模型；光源为1白炽灯照射透光混凝土；弧形反射镜2为曲率半径100mm的弧形镜子放置在白炽灯前10mm，反射白炽灯发出的光，使其沿同一方向传播；透镜3放置在距离白炽灯后850mm处，将光汇聚入射到光纤阵列中；光纤阵列4建立光纤阵列在光纤阵列周围加入不透光介质来阻止光线绕过光纤透射，最终影响光场分布；光纤阵列光场探测器5可以测量光场强度分布、峰值，放置在光纤阵列后1200mm处。