一种用于模拟太赫兹大气传播的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种用于模拟太赫兹大气传播的实验装置，包括全封闭箱体、可控开关反射/透射镜，和设在所述箱体内部的环境模拟系统，其中，所述箱体具有透明可视区域的上盖，底盘大孔内安装平面反射镜，底盘上安装可伸缩的挡板，所述挡板上设有湿度传感器、温度传感器、风速传感器和压强传感器。本实施例的装置通过将太赫兹从原传播路径上通过反射镜引入到密闭实验装置中，模拟环境中各项参数随时间变化，以监测太赫兹所通过路径的实时大气环境参数，因此可以有效实现太赫兹的外场实验模拟。此外，该装置同时具备模拟固定环境条件的能力，实现太赫兹在大气环境中传播时对大气参数变量的控制。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及研究太赫兹光谱的实验装置，具体涉及一种用于模拟太赫兹大气传播的实验装置。 
技术介绍
目前，大气环境的模拟装置可以进行温度、湿度、风速、压力、光的模拟，这些装置大多是管道状的或者试验箱式的，它们的模拟效果一般比较稳定，容易控制模拟装置内的各项参数，且技术相对成熟。比如，中国科学院安徽光学精密机械研究所申请的“大气环境模拟装置”专利技术专利，就是一种可以模拟风速、压力、湿度、温度、湍流、光学吸收以及这些参数随高度的变化的实验装置；北京科技大学申请的“一种基于模块化的多因素大气环境模拟试验装置及方法”专利技术专利，可以模拟温度、湿度、盐雾、光照、淋雨、污染性气氛等环境因素中的一种或多种耦合环境。 但上述装置一般只能是模拟固定的某一状态，而不能模拟随时间演化的大气环境，尤其是不能在模拟的空间内的测量不同空间位置的各项环境参数；且一般不能模拟夹杂较大颗粒物的沙尘天气。而且，目前的太赫兹装置尚未发现有用于真实大气环境模拟，尤其是外场环境模拟的辅助实验装置；这些装置通常也不能测量太赫兹光路所通过大气环境的各项参数。 
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种能够模拟随时间演化的大气环境，以研究太赫兹在大气环境中传播的方法，以及实现该方法的实验装置。 为了实现上述目的，本技术提供一种用于模拟太赫兹大气传播的实验装置，包括全封闭箱体、设在所述箱体外部的用于太赫兹光线从其他系统引出及引回到原系统的可控开关反射/透射镜，和设在所述箱体 内部的环境模拟系统，其中，所述全封闭箱体包括全密封外壳、设在所述外壳内的具有大孔的底盘、具有小孔和太赫兹透射镜的箱体壁，和具有透明可视区域的上盖，所述底盘大孔内安装可伸缩的平面反射镜，底盘上安装可伸缩的挡板，所述挡板上设有湿度传感器、温度传感器、风速传感器和压强传感器； 所述环境模拟系统包括：温度控制系统、湿度控制系统、风速控制系统、100微米级颗粒物密度控制系统、太阳光照射模拟系统和总控制系统； 所述太阳光照射模拟系统包括设置在所述外壳内侧用于模拟太阳俯仰角随时间变化的半圆形轨道、设在所述轨道上的连续波段光源、与所述轨道相连接的用于调整轨道正午高度角的步进旋转装置和用于调整所述光源俯仰角的步进传动装置； 所述总控制系统包括分别与所述步进旋转装置、步进传动装置、温度控制系统、湿度控制系统、风速控制系统和100微米级颗粒物密度控制系统相连接的单片机，和与所述单片机连接的计算机。 根据一种优选的实施方式，所述半圆形轨道上设有传送带，在所述传送带上设置底座，在底座上设置连续波段光源，所述传送带与所述步进传动装置相连。 优选地，所述可控开关反射/透射镜由2组可控开关的反射/透射镜组成；所述的反射/透射镜包括镜底座、与之相连的镜支架和镜框，所述镜框包括两个可交替使用的子镜框，其中一个镜框上安装反射镜，另一个镜框保持中空。 更优选地，所述的开关反射/透射镜镜面与太赫兹即将接触反射/透射镜镜面时的光路方向呈45°角。 特别优选地，所述镜支架上设有控制两个子镜框交替使用的装置。 在本技术中，所述温度控制系统包括加热装置、制冷装置、进气孔、气体通道和出气孔，所述加热装置和制冷装置通过控制电路连接到所述单片机上。 在本技术中，所述湿度控制系统进气孔、气体通道、出气孔、加湿装置和干燥装置，所述加湿装置和干燥装置通过控制电路连接到所述单片机上。 在本技术中，所述100微米级颗粒物密度控制系统包括盛沙盒、注沙孔、100微米级颗粒物滤网和风扇，所述风扇通过控制电路连接到所述单片机上。 以下将更详细的描述本技术的技术方案。 本技术是在太赫兹传播路径中通过反射镜将太赫兹进入一密闭实验装置中，所述密闭实验装置具有太赫兹透射镜和用于改变太赫兹传播路径的反射镜；通过改变所述密闭装置中的温度、湿度、风速、100微米级颗粒物密度和太阳光照射条件，模拟太赫兹在大气中的传播情况，然后通过反射镜和投射镜将太赫兹引出所述密闭实验装置。 因此，为了实现上述方法，一种用于模拟太赫兹大气传播的实验装置，包括全封闭箱体、设在所述箱体外部的用于太赫兹光线从其他系统引出及引回到原系统的可控开关反射/透射镜，和设在所述箱体内部的环境模拟系统，其中，所述全封闭箱体包括全密封外壳、设在所述外壳内的具有大孔的底盘、具有小孔和太赫兹透射镜的箱体壁，和具有透明可视区域的上盖，所述底盘大孔内安装可伸缩的平面反射镜，底盘上安装可伸缩的挡板，所述挡板上设有湿度传感器、温度传感器、风速传感器和压强传感器； 所述环境模拟系统包括：温度控制系统、湿度控制系统、风速控制系统、100微米级颗粒物密度控制系统、太阳光照射模拟系统和总控制系统； 所述太阳光照射模拟系统包括设置在所述外壳内侧用于模拟太阳俯仰角随时间变化的半圆形轨道、设在所述轨道上的连续波段光源、与所述轨道相连接的用于调整轨道正午高度角的步进旋转装置和用于调整所述光源俯仰角的步进传动装置； 所述总控制系统包括分别与所述步进旋转装置、步进传动装置、温度控制系统、湿度控制系统、风速控制系统和100微米级颗粒物密度控制系统相连接的单片机，和与所述单片机连接的计算机。 对于太阳光照射模拟系统，所述半圆形轨道上设有传送带，在所述传送带上设置底座，在底座上设置连续波段光源，所述传送带与所述步进传动装置相连。传送带一端固定在一个可旋转带孔轴承上，轴承内孔与步进电机紧密嵌套。 所述的半圆弧轨道在旋转过程中所在的半球面位于所述的全封闭箱体内的上方，该半球面可以覆盖所述的箱体壁和底盖。 所述的用于模拟太阳俯仰角随时间变化的半圆弧轨道的两端有两个圆形孔，其中一个孔固定在所述的步进旋转系统的步进电机轴上，能够受步进电机控制而改变半圆弧轨道所在平面与铅垂面的夹角，另一个孔套在所述的全封闭箱体内的一个突出的轴上；所述的步进电机受所述的单片机控制。 所述的可控开关反射/透射镜由2组可控开关的反射/透射镜组成；所述的反射/透射镜包括镜底座、与之相连的镜支架和镜框，所述镜框包括两个可交替使用的子镜框，其中一个镜框上安装反射镜，另一个镜框保持中空。所述的开关反射/透射镜镜面与太赫兹即将接触反射/透射镜镜面时的光路方向呈45°角，使太赫兹能够沿着与原光路方向呈90度角的方向被引出。 优选地，所述镜支架上设有控制两个子镜框交替使用的装置。 一种可选的实施方式是镜框下部有一个圆孔，两个镜框的圆孔共轴。安装反射镜的镜框能够绕着圆孔所在的轴旋转。所述的镜支架中空部分有一弹簧装置，弹簧的一端与所述的带反射镜的镜框的轴固定，弹簧的另一端固定在镜支架上，使得弹簧能够带动镜框旋转。 镜支架中间有一个圆孔，圆孔中镶嵌与弹簧相连的弹射装置的按钮，按下按钮，带反射镜的镜框与中空的镜框分离，此时原太赫兹光线并不改变传播方向，手动将带反射镜的镜框与中空的镜框重合，按钮弹起， 原太赫兹光线的传播方向被反射镜改变。所述的弹射装置配有控制电路；所述的控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模拟太赫兹大气传播的实验装置，包括全封闭箱体、设在所述箱体外部的用于太赫兹光线从其他系统引出及引回到原系统的可控开关反射/透射镜，和设在所述箱体内部的环境模拟系统，其特征在于所述全封闭箱体包括全密封外壳、设在所述外壳内的具有大孔的底盘、具有小孔和太赫兹透射镜的箱体壁，和具有透明可视区域的上盖，所述底盘大孔内安装可伸缩的平面反射镜，底盘上安装可伸缩的挡板，所述挡板上设有湿度传感器、温度传感器、风速传感器和压强传感器；所述环境模拟系统包括：温度控制系统、湿度控制系统、风速控制系统、100微米级颗粒物密度控制系统、太阳光照射模拟系统和总控制系统；所述太阳光照射模拟系统包括设置在所述外壳内侧用于模拟太阳俯仰角随时间变化的半圆形轨道、设在所述轨道上的连续波段光源、与所述轨道相连接的用于调整轨道正午高度角的步进旋转装置和用于调整所述光源俯仰角的步进传动装置；所述总控制系统包括分别与所述步进旋转装置、步进传动装置、温度控制系统、湿度控制系统、风速控制系统和100微米级颗粒物密度控制系统相连接的单片机，和与所述单片机连接的计算机。

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟太赫兹大气传播的实验装置，包括全封闭箱体、设
在所述箱体外部的用于太赫兹光线从其他系统引出及引回到原系统的
可控开关反射/透射镜，和设在所述箱体内部的环境模拟系统，其特征在
于所述全封闭箱体包括全密封外壳、设在所述外壳内的具有大孔的底
盘、具有小孔和太赫兹透射镜的箱体壁，和具有透明可视区域的上盖，
所述底盘大孔内安装可伸缩的平面反射镜，底盘上安装可伸缩的挡板，
所述挡板上设有湿度传感器、温度传感器、风速传感器和压强传感器；
所述环境模拟系统包括：温度控制系统、湿度控制系统、风速控制
系统、100微米级颗粒物密度控制系统、太阳光照射模拟系统和总控制
系统；
所述太阳光照射模拟系统包括设置在所述外壳内侧用于模拟太阳俯
仰角随时间变化的半圆形轨道、设在所述轨道上的连续波段光源、与所
述轨道相连接的用于调整轨道正午高度角的步进旋转装置和用于调整
所述光源俯仰角的步进传动装置；
所述总控制系统包括分别与所述步进旋转装置、步进传动装置、温
度控制系统、湿度控制系统、风速控制系统和100微米级颗粒物密度控
制系统相连接的单片机，和与所述单片机连接的计算机。
2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于所述半圆形轨道上
设有传送带，在所述传送带上设置底座...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑小平，姜兆宇，刘梦婷，程远，
申请(专利权)人：清华大学，北京化工大学，
类型：新型
国别省市：北京;11