[发明专利]岩溶区水环境激光衰减特性试验装置及方法

说明书

本公开提供岩溶区水环境激光衰减特性试验装置及方法，涉及岩溶区探测试验领域，包括发射端和接收端，所述发射端和接收端之间设有调节箱，所述调节箱内容纳有试验溶液，所述调节箱用于调节试验溶液的介质和浊度，所述发射端输出不同波段的激光透射过调节箱及试验溶液后投射在接收端，所述接收端用于接收激光并测取其光强；通过调整试验溶液的浑浊度、介质种类和激光波长，通过测取接收光强和输出光强进行分析计算，利用正交试验远离，研究溶洞复杂水环境下不同波长段激光衰减性规律。

技术领域

本公开涉及岩溶区探测试验领域，特别涉及岩溶区水环境激光衰减特性试验装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

岩溶发育区近地表赋存大量溶洞，以充填介质状态分类，可分为：气态溶洞、液态溶洞、塑态溶洞。由于气态溶洞内部遮挡物较少，激光在气态溶洞精细化探查方面中应用广泛且效果良好；但对于液态溶洞环境，特别对于浑浊度较大条件下，激光衰减性较为强烈，导致激光穿透距离有限，导致探测距离有限。

发明人发现，不同波长的激光在不同浑浊度的液态环境中，其衰减性大不相同，即使相同的浑浊度下，由于不同充填物粒径不同，激光衰减情况也不一样；目前缺少探索激光在液态溶洞环境下的更保真探测技术，难以满足复杂水环境中的激光最大探测距及最佳溶洞探测效果，而对不同溶洞溶解物环境下的不同波长段激光衰减性规律进行试验研究，目前并没有对激光衰减特性进行针对性试验的设备及方法，难以满足需求。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供岩溶区水环境激光衰减特性试验装置及方法，通过调整试验溶液的浑浊度、介质种类和激光波长，通过测取接收光强和输出光强进行分析计算，利用正交试验远离，研究溶洞复杂水环境下不同波长段激光衰减性规律。

本公开的第一目的是提供岩溶区水环境激光衰减特性试验装置，采用以下技术方案：

包括发射端和接收端，所述发射端和接收端之间设有调节箱，所述调节箱内容纳有试验溶液，所述调节箱用于调节试验溶液的介质和浊度，所述发射端输出不同波段的激光透射过调节箱及试验溶液后投射在接收端，所述接收端用于接收激光并测取其光强。

进一步地，所述发射端配合有功率仪，用于控制并测定发射端输出激光的光强。

进一步地，所述调节箱包括透明箱体、调节机构和浊度仪，所述调节机构和浊度仪布置在透明箱体内，所述透明箱体用于容纳试验溶液，所述浊度仪用于实时测取试验溶液的浊度。

进一步地，所述调节机构包括溶质盒和搅拌机构，所述溶质盒内容纳有与试验溶液相同的介质，用于释放介质调整试验溶液的浊度，所述搅拌机构用于在外部驱动作用下对试验溶液进行搅拌，使介质均匀分布。

进一步地，所述调节箱、接收端与发射端分别与控制器电联，所述控制器用于获取外部指令调节发射端的输出参数和调节箱内试验溶液的浊度。

本公开的第二目的是提供岩溶区水环境激光衰减特性试验方法，包括以下步骤：

在透明箱体的两侧分别布置激光发射器和激光接收器；

向透明箱体内注入试验溶液，激光发射器输出激光，透射穿过透明箱体和试验溶液后透射在激光接收器上，记录激光发射器的输出光强和激光接收器的接收光强；

采用控制变量法，调整激光波长、介质种类和浑浊度，分别测取输出光强和接收光强；

求解试验溶液的衰减参数。

进一步地，在注入试验溶液前，预先调整激光发射器、激光接收器和透明箱体的位置。

进一步地，所述激光发射器和激光接收器相对设置，使激光垂直透射穿过透明箱体和试验溶液。