本发明专利技术公开一种基于光纤红外全息用于火场搜救的装置，属于光纤红外全息应用领域。本发明专利技术所述装置包括红外激光器、Y型红外光纤、红外光纤光程补偿器、透镜、红外光纤、分束镜、IRFPA红外焦平面阵列探测器、计算机、光程补偿选择旋钮、不透光外壳；本发明专利技术整个装置用不透光的外壳保护和固定，避免可见光的干扰，提高成像质量，将光纤红外全息技术用于火场搜救，能够在火灾现场有效透过火焰或烟雾，对火焰或烟雾后方情况进行成像和显示，便于消防人员在火灾现场对于待救援人员的搜救速度，提高了搜救准确率，增加了可成像距离，降低了对红外激光器相干长度的要求，减少了仪器元件，提高了装置稳定性，降低了装置成本。
A device based on optical fiber infrared holography for fire search and rescue
【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤红外全息用于火场搜救的装置
本专利技术涉及一种基于光纤红外全息用于火场搜救的装置，属于光纤红外全息应用领域。
技术介绍
火灾是威胁人们生命财产安全的常见灾难之一，对于消防人员如何在火灾现场快速有效的找到位于火焰或烟雾后面被遮挡的待救援人员无疑是一个很重要的问题。虽然消防设备越来越先进，但是目前对于火灾现场消防人员如何快速找到被火焰或烟雾遮挡的待救援人员这一问题还是缺乏实质性的解决办法。传统的全息技术在实时成像方面已经逐渐成熟，应用于各种测量、成像等方面，由于传统全息使用的激光光源一般为可见光波段，受火焰或烟雾影响较大，所以无法直接用于火灾现场搜救被烟雾遮挡的待救援人员；红外热成像仪作为已有的设备，用于消防人员火灾现场救援被烟雾遮挡的待救援人员，其优点是可以透过烟雾看到烟雾后面的情况，很适合用于消防人员在火灾现场搜寻被烟雾围困的待救援人员，其缺点就是面对待救援人员被火焰围困遮挡的情况，无法看到火焰后面的待救援人员和情况，当消防员在火场使用时无法看到被火焰遮蔽后方的情况，如何解决在火灾现场对被烟雾遮挡的待救援人员的成像问题就显得十分迫切和重要。随着红外激光器的不断完善，全息技术的激光光源逐步从可见光波段扩展到红外波段，并且随着红外波段的光纤的研发，发展了全新的光纤红外全息技术。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术将光纤红外全息技术应用于对火灾现场被火焰或烟雾遮挡的待救援人员搜索、成像方面，提出了一种基于光纤红外全息技术的火场搜救装置，不仅可以穿透烟雾成像，还可以穿透火焰成像，克服了已有的红外热成像仪不能穿透火焰成像的缺点，大大简化了实验装置，降低了装置成本，提高了装置的稳定性和实用性，应用于消防人员在火灾现场对火焰或烟雾后方情况的快速了解和对被火焰或烟雾遮挡的待救援人员的快速搜救。本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于光纤红外全息用于火场搜救的装置，包括红外激光器1、Y型红外光纤2、红外光纤光程补偿器3、透镜4、红外光纤Ⅰ5、分束镜6、IRFPA红外焦平面阵列探测器7、计算机8、光程补偿选择旋钮9、不透光外壳10、支架13、连接杆14；Y型红外光纤2包括两个分支光纤，即红外光纤Ⅱ15和红外光纤Ⅲ16，红外激光器1发射红外激光，红外激光经过Y型红外光纤2分束成两束，一束经过红外光纤Ⅲ16到达红外光纤光程补偿器3再经过红外光纤Ⅰ5后到分束镜7，此光束称为红外参考光束；另一束红外激光经过红外光纤Ⅱ15从不透光外壳10侧壁上射出，穿透火焰或烟雾11，被火焰或烟雾11后面的待救援人员12反射到达透镜4，经透镜4后到达分束镜6，此光束称为红外物光束；红外物光束和红外参考光束在分束镜6上形成红外全息干涉图，红外全息干涉图由IRFPA红外焦平面阵列探测器7进行接收记录，再传递给计算机8进行显示，从而对火焰或烟雾11后方情况成像再现。所述红外光纤光程补偿器3由多组规格参数相同但长度不同的红外光纤组成，红外光纤波段与选用的红外激光器1中心波长相同，每组光纤的入口和出口装有光纤接口，光纤接口固定在支架13上；红外光纤Ⅰ5和红外光纤Ⅲ16与红外光纤光程补偿器3相连接的一端设有与光程补偿器3上光纤接口相匹配的光纤接口；光程补偿选择旋钮9的一端通过连接杆14与红外光纤Ⅰ5和红外光纤Ⅲ16连接，光程补偿选择旋钮9上设有螺纹，光程补偿选择旋钮9与不透光外壳10的侧壁通过螺纹连接，通过旋转光程补偿选择旋钮9调节红外光纤Ⅰ5和红外光纤Ⅲ16的位置，从而选择所需接入的光纤光程补偿器3上的光纤组别，光程补偿选择旋钮9上刻有所选取的对应组别数；通过判断与待救援人员12的大致距离，选取光纤光程补偿器3上相近长度光纤组别，即所拍摄待救援人员12距离越远，对应所选取的组别内光纤长度越大，以达到补偿参物光光程差的目的，可降低装置红外激光器1的相干长度的要求，降低装置成本。红外激光器1、Y型红外光纤2、红外光纤光程补偿器3、红外光纤Ⅰ5、分束镜6、IRFPA红外焦平面阵列探测器7、计算机8、支架13、连接杆14均设置在不透光外壳10内部，计算机8的显示屏镶嵌在不透光外壳10的侧壁上，透镜4镶嵌在不透光外壳10的侧壁上，红外光纤Ⅱ15的末端镶嵌在不透光外壳10的侧壁上；支架13固定在不透光外壳10的内壁中。本专利技术所述红外激光器1选用的是位于红外大气窗口波段中的中红外波段，可以避免红外激光束在空气中过快的衰减，也可以避免火焰发出的长度为780nm~7μm的红外线的干扰，优选8~13μm波段的波长，Y型红外光纤2、红外光纤Ⅰ5的波段与选用的红外激光器1中心波长相同。因为有不透光外壳10的遮光保护，没有可见光干扰，本专利技术所述分束镜6可以选用玻璃材质的光学分束镜、扩束镜和透镜代替锗或硅材料的分束镜、扩束镜和透镜，以降低装置成本，并且不会影响装置效果，本专利技术所述分束镜6优选锗分束镜、硅分束镜或玻璃分束镜。透镜4有透过红外激光滤掉可见光的作用，所以不可用玻璃透镜代替，只可用具有透过红外激光滤掉可见光特性的锗或硅材料的透镜，本专利技术所述透镜4优选锗透镜或硅透镜。本专利技术所述红外光纤Ⅲ16与红外光纤Ⅰ5长度之和红外光纤Ⅱ15的长度相同，以方便计算惨物光光程差，即方便根据与待救援人员12的大致距离快速判断出应选取光纤光程补偿器3上的光纤组别。本专利技术使用IRFPA红外焦平面阵列探测器7接收对火焰或烟雾11后方的待救援人员12的拍摄的红外全息图，IRFPA红外焦平面阵列探测器7灵敏度的选取需和红外激光器1功率大小以及预设的最大与距搜寻目标成像距离的范围相匹配，其感应波段需跟选取的红外激光器1波长相匹配，即应能感应到所选取的红外激光器1的波长的波段，以达到较好的成像效果。本专利技术所述计算机8能够对接收到的红外全息图像进行滤波处理，对处理后的全息图像进行再现显示，以方便火场救援人员及时看到火焰或烟雾后面的情况（考虑到体积大小，一般选用微型计算机或者笔记本电脑）。进一步的，本专利技术所述IRFPA红外焦平面阵列探测器7用感应波段包含红外激光器1波长波段的CCD图像传感器代替，不影响整个装置的功能实现。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术整个装置用不透光的外壳保护和固定，装置上只留三个圆孔位置镶入红外光纤Ⅱ、透镜和计算机的显示屏，分别用于红外激光束的出射、接收和全息图的再现，以避免可见光的干扰，提高成像质量。（2）采用光纤红外全息用于火场搜救的装置，能够在火灾现场有效透过火焰或烟雾，对火焰或烟雾后方情况进行成像和显示，提高消防人员在火灾现场对于待救援人员的搜救速度，提高了搜救准确率，并降低了对红外激光器相干长度的要求，增加了可成像距离，减少了仪器元件，提高了装置稳定性，降低了装置成本，提高了装置的实用性。附图说明图1是本专利技术的装置结构示意图。图中：1-红外激光器；2-Y型红外光纤；3-红外光纤光程补偿器；4-透镜；5-红外光纤；6-分束镜；7-IRFPA红外焦平面阵列探测器；8-计算机；9-光程补偿选择旋钮；10-不透光外壳；11-火焰或烟雾；12-待救援人员；13-支架；14-连接杆；15-红外光纤Ⅱ；16-红外光纤Ⅲ。具体实施方式为了详细阐明本专利技术的工作模式，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进一步进行说明，应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用于解释本专利技术，但本专利技术并不仅限于所述实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光纤红外全息用于火场搜救的装置，其特征在于：包括红外激光器（1）、Y型红外光纤（2）、红外光纤光程补偿器（3）、透镜（4）、红外光纤Ⅰ（5）、分束镜（6）、IRFPA红外焦平面阵列探测器（7）、计算机（8）、光程补偿选择旋钮（9）、不透光外壳（10）、支架（13）、连接杆（14）；Y型红外光纤（2）包括两个分支光纤，即红外光纤Ⅱ（15）和红外光纤Ⅲ（16），红外激光器（1）发射红外激光，红外激光经过Y型红外光纤（2）分束成两束，一束经过红外光纤Ⅲ（16）到达红外光纤光程补偿器（3）再经过红外光纤Ⅰ（5）后到分束镜（7），此光束称为红外参考光束；另一束红外激光经过红外光纤Ⅱ（15）从不透光外壳（10）侧壁上射出，穿透火焰或烟雾（11），被火焰或烟雾（11）后面的待救援人员（12）反射到达透镜（4），经透镜（4）后到达分束镜（6），此光束称为红外物光束；红外物光束和红外参考光束在分束镜（6）上形成红外全息干涉图，红外全息干涉图由IRFPA红外焦平面阵列探测器（7）进行接收记录，再传递给计算机（8）进行显示，从而对火焰或烟雾（11）后方情况成像再现；所述红外光纤光程补偿器（3）由多组规格参数相同但长度不同的红外光纤组成，红外光纤波段与选用的红外激光器（1）中心波长相同，每组光纤的入口和出口装有光纤接口，光纤接口固定在支架（13）上；红外光纤Ⅰ（5）和红外光纤Ⅲ（16）与红外光纤光程补偿器（3）相连接的一端设有与光程补偿器（3）上光纤接口相匹配的光纤接口；光程补偿选择旋钮（9）的一端通过连接杆（14）与红外光纤Ⅰ（5）和红外光纤Ⅲ（16）连接，光程补偿选择旋钮（9）上设有螺纹，光程补偿选择旋钮（9）与不透光外壳（10）的侧壁通过螺纹连接，通过旋转光程补偿选择旋钮（9）调节红外光纤Ⅰ（5）和红外光纤Ⅲ（16）的位置，从而选择所需接入的光纤光程补偿器（3）上的光纤组别，光程补偿选择旋钮（9）上刻有所选取的对应组别数；红外激光器（1）、Y型红外光纤（2）、红外光纤光程补偿器（3）、红外光纤Ⅰ（5）、分束镜（6）、IRFPA红外焦平面阵列探测器（7）、计算机（8）、支架（13）、连接杆（14）均设置在不透光外壳（10）内部，计算机（8）的显示屏镶嵌在不透光外壳（10）的侧壁上，透镜（4）镶嵌在不透光外壳（10）的侧壁上，红外光纤Ⅱ（15）的末端镶嵌在不透光外壳（10）的侧壁上。...
【技术特征摘要】
1.一种基于光纤红外全息用于火场搜救的装置，其特征在于：包括红外激光器（1）、Y型红外光纤（2）、红外光纤光程补偿器（3）、透镜（4）、红外光纤Ⅰ（5）、分束镜（6）、IRFPA红外焦平面阵列探测器（7）、计算机（8）、光程补偿选择旋钮（9）、不透光外壳（10）、支架（13）、连接杆（14）；Y型红外光纤（2）包括两个分支光纤，即红外光纤Ⅱ（15）和红外光纤Ⅲ（16），红外激光器（1）发射红外激光，红外激光经过Y型红外光纤（2）分束成两束，一束经过红外光纤Ⅲ（16）到达红外光纤光程补偿器（3）再经过红外光纤Ⅰ（5）后到分束镜（7），此光束称为红外参考光束；另一束红外激光经过红外光纤Ⅱ（15）从不透光外壳（10）侧壁上射出，穿透火焰或烟雾（11），被火焰或烟雾（11）后面的待救援人员（12）反射到达透镜（4），经透镜（4）后到达分束镜（6），此光束称为红外物光束；红外物光束和红外参考光束在分束镜（6）上形成红外全息干涉图，红外全息干涉图由IRFPA红外焦平面阵列探测器（7）进行接收记录，再传递给计算机（8）进行显示，从而对火焰或烟雾（11）后方情况成像再现；所述红外光纤光程补偿器（3）由多组规格参数相同但长度不同的红外光纤组成，红外光纤波段与选用的红外激光器（1）中心波长相同，每组光纤的入口和出口装有光纤接口，光纤接口固定在支架（13）上；红外光纤Ⅰ（5）和红外光纤Ⅲ（16）与红外光纤光程补偿器（3）相连接的一端设有与光程补偿器（3）上光纤接口相匹配的光纤接口；光程补偿选择旋钮（9）的一端通过连接杆（14）与红外光纤Ⅰ（5）和红外光纤Ⅲ（16）连接，光程补偿选择旋钮（9）上设有螺纹...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘万里，张永安，张亚萍，刘建建，田凤仙，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53
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