一种基于长时曝光的激光能量分布检测装置

摘要

本发明提出一种基于长时曝光的激光能量分布检测装置，属于光电检测技术领域。该装置针对能量检测与光斑图像获取的同步性要求，采用了CCD图像长时曝光处理技术，大大提高了工作效率与简化了系统设计，降低了整机的复杂度；采用了光圈自动调节技术，适应多种环境需求，扩展了应用条件；针对能量检测与光斑图像获取的异地性，采用了无线传输方式，传输距离远，可以达到3km以上，满足各类激光武器的测试要求；装置结构简单，操作方便，便于推广应用。

主权项

一种基于长时曝光的激光能量分布检测装置，其特征在于，该装置由靶板(1)，能量采集探头阵列(2)、能量分布检测单元(3)、CCD关门控制单元(4)、无线数据发射单元(5)、光圈调节单元(6)、CCD相机(7)、无线数据接收单元(8)、数据处理控制单元(9)、检测报告单元(10)组成；其中，能量采集探头阵列(2)安装在靶板(1)上，能量采集探头阵列(2)、能量分布检测单元(3)、CCD关门控制单元(4)和无线数据发射单元(5)依次用同轴电缆线连接，能量采集探头阵列(2)、能量分布检测单元(3)和无线数据发射单元(5)组成能量密度靶系统；无线数据发射单元(5)通过天线向无线数据接收单元(8)发送数据，光圈调节单元(6)安装在CCD相机(7)的前端，光圈调节单元(6)通过电缆线与数据处理控制单元(9)相连，CCD相机(7)和数据处理控制单元(9)用同轴电缆线连接；无线数据接收单元(8)、数据处理控制单元(9)和检测报告单元(10)依次用同轴电缆线连接，光圈调节单元(6)、CCD相机(7)、无线数据接收单元(8)、数据处理控制单元(9)和检测报告单元(10)组成光斑图像采集及处理系统；系统工作时，能量密度靶系统和光斑图像采集及处理系统距离可以在3公里以上；所述的靶板(1)：表面具有80％的光反射率的漫反射白板，中间开有能安放能量采集探头阵列(2)的圆孔；所述的能量采集探头阵列(2)：由能将光能转换为电能形式的光电传感器组成；所述的能量分布检测单元(3)：将能量采集探头阵列(2)传出的电信号转化为数字信号，并传送给CCD关门控制单元(4)；所述的CCD关门控制单元(4)：将从能量分布检测单元(3)接收的数字信号和CCD关门信息传送给无线数据发射单元(5)；所述的无线数据发射单元(5)：将CCD关门控制单元(4)输出的数字信号和CCD关门信息通过天线传送给无线数据接收单元(8)；所述的光圈调节单元(6)：根据接收到的数据处理控制单元(9)发出的控制信号来控制改变光圈的大小，以满足不同环境光照下的曝光需要；所述的CCD相机(7)：根据接收到的数据处理控制单元(9)发出的信号进行曝光与图像的获取，并将图像信息传送给数据处理控制单元(9)；所述的无线数据接收单元(8)：接收能量密度靶系统中无线数据发射单元(5)所发送的数字信号及CCD关门信息，并将接收到的数据传送给数据处理控制单元(9)；所述的数据处理控制单元(9)：控制CCD相机(7)开门和关门；控制光圈调节单元(6)改变光圈的大小；将从CCD相机(7)和无线数据接收单元(8)接收到的信息传送给检测报告单元(10)；所述的检测报告单元(10)：具有数据融合、存储、显示和打印功能的计算机系统；本发明装置的工作过程如下：步骤1、在测试场地选取3个位置，分别放置被测激光器(11)、能量密度靶系统和光斑图像采集及处理系统；被测激光器(11)发射脉冲激光，最大脉冲间隔时间为T；将能量采集探头阵列(2)安放靶板(1)上；保证被测激光器(11)发射的激光照射到靶板(1)上，并保证CCD相机(7)能拍摄到靶板(1)上的光斑图像；步骤2、CCD相机(7)拍摄靶板(1)的图像，并将图像信息传送给数据处理控制单元(9)；数据处理控制单元(9)根据CCD相机(7)传送的图像的饱和度信息，对光圈调节单元(6)进行调节，使曝光时间为T时，背景光曝光强度不超过20％；步骤3、被测激光器(11)向靶板(1)发射脉冲激光，能量采集探头阵列(2)将接收到的光信号转换为电信号，并将电信号传送给能量分布检测单元(3)；步骤4、能量分布检测单元(3)将接收到的电信号转换为数字信号，并将数字信号发送给CCD关门控制单元(4)；步骤5、CCD关门控制单元(4)将数字信号和CCD关门控制信号发送给无线数据发射单元(5)，再由无线数据发射单元(5)将数字信号和CCD关门控制信号发送给无线数据接收单 元(8)；步骤6、无线数据接收单元(8)将数字信号和CCD关门控制信号发送给数据处理控制单元(9)；步骤7、数据处理控制单元(9)将CCD关门控制信号发送给CCD相机(7)，控制CCD相机(7)关门并拍摄靶板(1)上的激光光斑图像，同时控制CCD相机(7)将拍摄的激光光斑图像传送给数据处理控制单元(9)；步骤8、数据处理控制单元(9)控制CCD相机(7)开门；步骤9、数据处理控制单元(9)将从无线数据接收单元(8)接收的数字信号和从CCD相机(7)接收的激光光斑图像数据传送给检测报告单元(10)；步骤10、检测报告单元(10)将数据处理控制单元(9)传送的数字信号与图像数据进行融合，得出激光能量分布。