[发明专利]基于介质分层的雾霾环境下的激光偏振特性测试方法

说明书

基于介质分层的雾霾环境下的激光偏振特性测试方法属于偏振传输测试技术领域。本发明所述的方法可以独立完成非均匀雾霾环境的产生：采用燃烧烟饼的方法模拟雾霾气体，采用三层以上的腔体，利用塔尖角度可调的喷塔进行非均匀雾霾环境模拟，配合烟雾发生系统和气体循环系统，可以产生自上到下浓度由低到高的分层气体环境。在此介质中进行偏振光传输实验，可以得到不同偏振态的偏振光穿过非均匀雾霾环境后，偏振特性的变化情况，为在非均匀雾霾环境下的偏振传输特性的研究提供了有效的测试方法。

技术领域

本发明属于偏振传输测试技术领域，特别是涉及到一种基于介质分层的雾霾环境下的激光偏振特性测试方法。

背景技术

近几年化石燃料的燃烧、取暖、汽车尾气排放、建筑粉尘等人为因素打破了生态环境平衡，导致空气污染严重，雾霾现象频发。雾霾天气最突出的特点就是能见度降低，这导致军事识别探测、安全交通无一不受其影响。

有关偏振传输的研究，国外的Martin采用蒙特卡洛方法，对入射线偏光在均匀雾中的传输过程进行仿真处理，得到不同波长条件下出射光偏振特性的变化情况；John D对比了不同偏振态的偏振光在模拟雾和实际雾中的偏振传输情况，得出结论：与线偏光相比，圆偏光可以多传输30％的信号；国内方面合肥工业大学以经典蒙特卡洛为基础，引入了一种介质浓度表征方法来研究偏振光在均匀介质中的偏振特性变化情况；长春理工大学研究了均匀介质、不同类型粒子对偏振传输特性的影响；山东理工大学研究了均匀海雾中可见波段与近红外波段的光传输特性。

可以看出现有的测试装置和方法大多针对的是均匀的传输介质，并不适用于激光在实际非均匀雾霾环境下的偏振特性测试。实际的雾霾环境，尤其对于激光传输而言，传输介质在垂直方向上是非均匀的，又可称为分层气体环境：受温湿度、气压等外界干扰，空气中雾霾粒子浓度分布是不均匀的，高空的雾霾粒子浓度低，接近地面的雾霾粒子浓度高，因此自上而下形成了上薄下密的分层气体环境。

因此，针对这种垂直方向雾霾浓度分层所产生的非均匀雾霾环境，亟需基于介质分层的雾霾环境下的激光偏振特性测试方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于介质分层的雾霾环境下的激光偏振特性测试方法用于解决现有的测试方法大多针对的是均匀的传输介质并不适用于实际非均匀雾霾环境下的偏振特性测试的技术问题。

基于介质分层的雾霾环境下的激光偏振特性测试方法，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，

步骤一、开启激光器，调整偏振控制器产生水平线偏光，打开全偏振辐射仪和计算机数据处理单元，计算机数据处理单元记录全偏振辐射仪检测到的水平线偏光穿过空箱的光强值I₀；

步骤二、将非均匀雾霾模拟装置中第一层的喷塔塔尖角度调整为90°即处于全部开启状态，将其余各层的喷塔塔尖调整为0°即处于关闭状态，燃烧烟饼，打开增压泵，打开第一层喷塔中的气体循环系统，气体循环系统的长轴马达工作带动离心风叶将气体吸入气体循环系统的风道，在箱体的第一层腔体内形成循环，形成动态稳定的均匀烟雾环境；

步骤三、穿过非均匀雾霾模拟装置的出射光进入接收系统，记录此时全偏振辐射仪的光强值I，利用光学厚度公式获得该层腔体的光学厚度τ₁：

步骤四、启动排雾系统排空第一层喷塔内的烟雾，将第一层喷塔的塔尖角度按照开启角度公式分别逐级调小至设定角度，分别等效替代第二层喷塔至最后一层喷塔，重复步骤二和步骤三，分别获得第二层腔体的光学厚度τ₂至最后一层腔体的光学厚度τ_n；

步骤五、非均匀雾霾模拟装置整体的光学厚度τ用每层的光学厚度相乘获得：

τ＝τ₁τ₂τ₃…τ_n