岩溶区水环境激光衰减特性试验装置及方法制造方法及图纸

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。

【技术实现步骤摘要】
岩溶区水环境激光衰减特性试验装置及方法
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。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
，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。专利技术人发现，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。
技术实现思路
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。进一步地，具体调节过程为：控制试验溶液的介质种类和浑浊度不变，多次改变激光波长分别测取输出光强和接收光强并记录；控制试验溶液的浑浊度和激光波长不变，多次改变介质种类分别测取输出光强和接收光强并记录；控制试验溶液的介质种类和激光波长不变，多次改变试验溶液的浑浊度分别测取输出光强和接收光强并记录。进一步地，依据进入透明箱体的透射率、进入溶液的透射率和在试验溶液内的通过长度，计算试验溶液的衰减参数。与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：能够在不同粒径(淤泥质、细砂质、黏土质、砾石质)水环境的水质浑浊度下，研究溶洞复杂水环境下(不同粒径、不同浑浊度)，不同波长段激光衰减性规律；实现复杂水环境中的激光最大探测距及最佳溶洞探测效果的研究，进而研发激光在液态溶洞环境下的更保真探测技术。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为本公开实施例1、2中试验装置的示意图；图2为本公开实施例1、2中试验装置的整体结构示意图。图中：1、激光接收系统，2、自动浊度调节实验台，3、激光发射系统，2-1、浊度计、2-2、溶质盛放盒、2-3、丝杠传动装置，2-4、电脑终端。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。正如
技术介绍
中所介绍的，现有技术中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；针对上述问题，本公开提出了岩溶区水环境激光衰减特性试验装置及方法。实施例1本公开的一种典型的实施方式中，如图1-图2所示，提出了岩溶区水环境激光衰减特性试验装置。如图1所示，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；在本实施例中，所述的发射端采用不同波长段激光发射系统3，调节箱采用不同充填介质下水质环境模拟系统，接收端采用激光接收系统1。其中，不同充填介质下水质环境模拟系统主要是一个自动浊度调节实验台2，如图2所示，自动浊度调节实验台2是由一个底部带有螺旋搅拌装置的透明箱体、一个电子浊度计2-1、一个溶质盛放盒2-2以及电脑终端2-4组成，基本功能是根据使用者在电脑终端上输入的目标浊度，自动控制溶质盛放盒中溶质的放出量，在底部螺旋搅拌之后，由透明箱体上的电子浊度计读出浑浊度，直至达到目标浊度为止；所述的溶质盛放盒具体溶质盛放盒样式如图2所示，在其底部设有两排溶质投放口，每排溶质投放口设置四个，四个溶质投放口均匀布置，在每个溶质投放口下方设有一个自动遮挡装置，所述的自动遮挡装置包括一个遮挡板，所述的遮挡板的底部设有丝杠传动装置2-3，遮挡板通过丝杠传动装置驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.岩溶区水环境激光衰减特性试验装置，其特征在于，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。/n

【技术特征摘要】
1.岩溶区水环境激光衰减特性试验装置，其特征在于，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。


2.如权利要求1所述的岩溶区水环境激光衰减特性试验装置，其特征在于，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。


3.如权利要求1所述的岩溶区水环境激光衰减特性试验装置，其特征在于，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。


4.如权利要求3所述的岩溶区水环境激光衰减特性试验装置，其特征在于，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。


5.如权利要求1所述的岩溶区水环境激光衰减特性试验装置，其特征在于，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。


6.岩溶区水环境激光衰减特性试验方法，其特征在于，包括以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋杰，熊逸凡，毕玉峰，王旌，周宗青，柳尚，孙尚渠，王超，钟国强，宋曙光，
申请(专利权)人：山东省交通规划设计院有限公司，山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37