一種用于模擬太赫茲大氣傳播的實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于模擬太赫茲大氣傳播的實驗裝置，包括全封閉箱體、可控開關(guān)反射/透射鏡，和設在所述箱體內(nèi)部的環(huán)境模擬系統(tǒng)，其中，所述箱體具有透明可視區(qū)域的上蓋，底盤大孔內(nèi)安裝平面反射鏡，底盤上安裝可伸縮的擋板，所述擋板上設有濕度傳感器、溫度傳感器、風速傳感器和壓強傳感器。本實施例的裝置通過將太赫茲從原傳播路徑上通過反射鏡引入到密閉實驗裝置中，模擬環(huán)境中各項參數(shù)隨時間變化，以監(jiān)測太赫茲所通過路徑的實時大氣環(huán)境參數(shù)，因此可以有效實現(xiàn)太赫茲的外場實驗模擬。此外，該裝置同時具備模擬固定環(huán)境條件的能力，實現(xiàn)太赫茲在大氣環(huán)境中傳播時對大氣參數(shù)變量的控制。
【專利說明】一種用于模擬太赫茲大氣傳播的實驗裝置
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本實用新型涉及研究太赫茲光譜的實驗裝置，具體涉及一種用于模擬太赫茲大氣傳播的實驗裝置。
【【背景技術(shù)】】
[0002]目前，大氣環(huán)境的模擬裝置可以進行溫度、濕度、風速、壓力、光的模擬，這些裝置大多是管道狀的或者試驗箱式的，它們的模擬效果一般比較穩(wěn)定，容易控制模擬裝置內(nèi)的各項參數(shù)，且技術(shù)相對成熟。比如，中國科學院安徽光學精密機械研究所申請的“大氣環(huán)境模擬裝置”發(fā)明專利，就是一種可以模擬風速、壓力、濕度、溫度、湍流、光學吸收以及這些參數(shù)隨高度的變化的實驗裝置；北京科技大學申請的“一種基于模塊化的多因素大氣環(huán)境模擬試驗裝置及方法”發(fā)明專利，可以模擬溫度、濕度、鹽霧、光照、淋雨、污染性氣氛等環(huán)境因素中的一種或多種稱合環(huán)境。
[0003]但上述裝置一般只能是模擬固定的某一狀態(tài)，而不能模擬隨時間演化的大氣環(huán)境，尤其是不能在模擬的空間內(nèi)的測量不同空間位置的各項環(huán)境參數(shù)；且一般不能模擬夾雜較大顆粒物的沙塵天氣。而且，目前的太赫茲裝置尚未發(fā)現(xiàn)有用于真實大氣環(huán)境模擬，尤其是外場環(huán)境模擬的輔助實驗裝置；這些裝置通常也不能測量太赫茲光路所通過大氣環(huán)境的各項參數(shù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠模擬隨時間演化的大氣環(huán)境，以研究太赫茲在大氣環(huán)境中傳播的方法，以及實現(xiàn)該方法的實驗裝置。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種用于模擬太赫茲大氣傳播的實驗裝置，包括全封閉箱體、設在所述箱體外部的用于太赫茲光線從其他系統(tǒng)引出及引回到原系統(tǒng)的可控開關(guān)反射/透射鏡，和設在所述箱體內(nèi)部的環(huán)境模擬系統(tǒng)，其中，所述全封閉箱體包括全密封外殼、設在所述外殼內(nèi)的具有大孔的底盤、具有小孔和太赫茲透射鏡的箱體壁，和具有透明可視區(qū)域的上蓋，所述底盤大孔內(nèi)安裝可伸縮的平面反射鏡，底盤上安裝可伸縮的擋板，所述擋板上設有濕度傳感器、溫度傳感器、風速傳感器和壓強傳感器；
[0006]所述環(huán)境t吳擬系統(tǒng)包括:溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)、風速控制系統(tǒng)、100微米級顆粒物密度控制系統(tǒng)、太陽光照射模擬系統(tǒng)和總控制系統(tǒng)；
[0007]所述太陽光照射模擬系統(tǒng)包括設置在所述外殼內(nèi)側(cè)用于模擬太陽俯仰角隨時間變化的半圓形軌道、設在所述軌道上的連續(xù)波段光源、與所述軌道相連接的用于調(diào)整軌道正午高度角的步進旋轉(zhuǎn)裝置和用于調(diào)整所述光源俯仰角的步進傳動裝置；
[0008]所述總控制系統(tǒng)包括分別與所述步進旋轉(zhuǎn)裝置、步進傳動裝置、溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)、風速控制系統(tǒng)和100微米級顆粒物密度控制系統(tǒng)相連接的單片機，和與所述單片機連接的計算機。
[0009]根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，所述半圓形軌道上設有傳送帶，在所述傳送帶上設置底座，在底座上設置連續(xù)波段光源，所述傳送帶與所述步進傳動裝置相連。
[0010]優(yōu)選地，所述可控開關(guān)反射/透射鏡由2組可控開關(guān)的反射/透射鏡組成；所述的反射/透射鏡包括鏡底座、與之相連的鏡支架和鏡框，所述鏡框包括兩個可交替使用的子鏡框，其中一個鏡框上安裝反射鏡，另一個鏡框保持中空。
[0011]更優(yōu)選地，所述的開關(guān)反射/透射鏡鏡面與太赫茲即將接觸反射/透射鏡鏡面時的光路方向呈45°角。
[0012]特別優(yōu)選地，所述鏡支架上設有控制兩個子鏡框交替使用的裝置。
[0013]在本實用新型中，所述溫度控制系統(tǒng)包括加熱裝置、制冷裝置、進氣孔、氣體通道和出氣孔，所述加熱裝置和制冷裝置通過控制電路連接到所述單片機上。
[0014]在本實用新型中，所述濕度控制系統(tǒng)進氣孔、氣體通道、出氣孔、加濕裝置和干燥裝置，所述加濕裝置和干燥裝置通過控制電路連接到所述單片機上。
[0015]在本實用新型中，所述100微米級顆粒物密度控制系統(tǒng)包括盛沙盒、注沙孔、100微米級顆粒物濾網(wǎng)和風扇，所述風扇通過控制電路連接到所述單片機上。
[0016]以下將更詳細的描述本實用新型的技術(shù)方案。
[0017]本實用新型是在太赫茲傳播路徑中通過反射鏡將太赫茲進入一密閉實驗裝置中，所述密閉實驗裝置具有太赫茲透射鏡和用于改變太赫茲傳播路徑的反射鏡；通過改變所述密閉裝置中的溫度、濕度、風速、100微米級顆粒物密度和太陽光照射條件，模擬太赫茲在大氣中的傳播情況，然后通過反射鏡和投射鏡將太赫茲引出所述密閉實驗裝置。
[0018]因此，為了實現(xiàn)上述方法，一種用于模擬太赫茲大氣傳播的實驗裝置，包括全封閉箱體、設在所述箱體外部的用于太赫茲光線從其他系統(tǒng)引出及引回到原系統(tǒng)的可控開關(guān)反射/透射鏡，和設在所述箱體內(nèi)部的環(huán)境模擬系統(tǒng)，其中，所述全封閉箱體包括全密封外殼、設在所述外殼內(nèi)的具有大孔的底盤、具有小孔和太赫茲透射鏡的箱體壁，和具有透明可視區(qū)域的上蓋，所述底盤大孔內(nèi)安裝可伸縮的平面反射鏡，底盤上安裝可伸縮的擋板，所述擋板上設有濕度傳感器、溫度傳感器、風速傳感器和壓強傳感器；
[0019]所述環(huán)境模擬系統(tǒng)包括:溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)、風速控制系統(tǒng)、100微米級顆粒物密度控制系統(tǒng)、太陽光照射模擬系統(tǒng)和總控制系統(tǒng)；
[0020]所述太陽光照射模擬系統(tǒng)包括設置在所述外殼內(nèi)側(cè)用于模擬太陽俯仰角隨時間變化的半圓形軌道、設在所述軌道上的連續(xù)波段光源、與所述軌道相連接的用于調(diào)整軌道正午高度角的步進旋轉(zhuǎn)裝置和用于調(diào)整所述光源俯仰角的步進傳動裝置；
[0021]所述總控制系統(tǒng)包括分別與所述步進旋轉(zhuǎn)裝置、步進傳動裝置、溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)、風速控制系統(tǒng)和100微米級顆粒物密度控制系統(tǒng)相連接的單片機，和與所述單片機連接的計算機。
[0022]對于太陽光照射模擬系統(tǒng)，所述半圓形軌道上設有傳送帶，在所述傳送帶上設置底座，在底座上設置連續(xù)波段光源，所述傳送帶與所述步進傳動裝置相連。傳送帶一端固定在一個可旋轉(zhuǎn)帶孔軸承上，軸承內(nèi)孔與步進電機緊密嵌套。
[0023]所述的半圓弧軌道在旋轉(zhuǎn)過程中所在的半球面位于所述的全封閉箱體內(nèi)的上方，該半球面可以覆蓋所述的箱體壁和底蓋。
[0024]所述的用于模擬太陽俯仰角隨時間變化的半圓弧軌道的兩端有兩個圓形孔，其中一個孔固定在所述的步進旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的步進電機軸上，能夠受步進電機控制而改變半圓弧軌道所在平面與鉛垂面的夾角，另一個孔套在所述的全封閉箱體內(nèi)的一個突出的軸上；所述的步進電機受所述的單片機控制。
[0025]所述的可控開關(guān)反射/透射鏡由2組可控開關(guān)的反射/透射鏡組成；所述的反射/透射鏡包括鏡底座、與之相連的鏡支架和鏡框，所述鏡框包括兩個可交替使用的子鏡框，其中一個鏡框上安裝反射鏡，另一個鏡框保持中空。所述的開關(guān)反射/透射鏡鏡面與太赫茲即將接觸反射/透射鏡鏡面時的光路方向呈45°角，使太赫茲能夠沿著與原光路方向呈90度角的方向被引出。
[0026]優(yōu)選地，所述鏡支架上設有控制兩個子鏡框交替使用的裝置。
[0027]—種可選的實施方式是鏡框下部有一個圓孔，兩個鏡框的圓孔共軸。安裝反射鏡的鏡框能夠繞著圓孔所在的軸旋轉(zhuǎn)。所述的鏡支架中空部分有一彈簧裝置，彈簧的一端與所述的帶反射鏡的鏡框的軸固定，彈簧的另一端固定在鏡支架上，使得彈簧能夠帶動鏡框旋轉(zhuǎn)。
[0028]鏡支架中間有一個圓孔，圓孔中鑲嵌與彈簧相連的彈射裝置的按鈕，按下按鈕，帶反射鏡的鏡框與中空的鏡框分離，此時原太赫茲光線并不改變傳播方向，手動將帶反射鏡的鏡框與中空的鏡框重合，按鈕彈起，原太赫茲光線的傳播方向被反射鏡改變。所述的彈射裝置配有控制電路；所述的控制電路被機械開關(guān)控制。
[0029]鏡框可以是圓形的。鏡支架為中空的圓柱，其底座為帶孔圓盤，可以通過螺絲固定在帶孔金屬板上。
[0030]本實用新型中，溫度控制系統(tǒng)包括加熱裝置、制冷裝置、進氣孔、氣體通道和出氣孔，所述加熱裝置和制冷裝置通過控制電路連接到所述單片機上。所述的加熱裝置由熱敏電阻及其控制電路組成；所述的制冷裝置由半導體制冷片及其控制電路組成；所述的溫度控制子系統(tǒng)均勻地分布在所述的箱體壁內(nèi)。
[0031]濕度控制系統(tǒng)進氣孔、氣體通道、出氣孔、加濕裝置和干燥裝置，所述加濕裝置和干燥裝置通過控制電路連接到所述單片機上。；所述的加濕裝置包括水槽、進水孔、出水孔、風扇、超聲波發(fā)生電路、加濕裝置控制電路；所述的干燥裝置包括出水孔、干燥裝置控制電路；所述的濕度控制子系統(tǒng)均勻地分布在所述的箱體壁內(nèi)。
[0032]所述100微米級顆粒物密度控制系統(tǒng)包括盛沙盒、注沙孔、100微米級顆粒物濾網(wǎng)和風扇，所述風扇通過控制電路連接到所述單片機上。所述的控制電路連接到所述的單片機上；所述的盛沙盒鑲嵌在所述的箱體壁的外表面上；所述的100微米級顆粒物濾網(wǎng)位于所述的箱體壁的內(nèi)表面內(nèi)；所述的100微米級顆粒物密度控制子系統(tǒng)均勻地分布在所述的箱體壁內(nèi)。
[0033]風速控制系統(tǒng)包括若干風速控制子系統(tǒng)，所述的風速控制子系統(tǒng)，包括風扇及其控制電路；所述的控制電路連接到所述的單片機上；所述的風速控制子系統(tǒng)均勻地分布在所述的箱體壁內(nèi)。
[0034]所述的空氣100微米級顆粒物密度傳感器位于所述的箱體壁的內(nèi)表面上，其控制電路與所述的單片機相連。
[0035]所述的位于箱體壁的太赫茲透射鏡，與所述的可控開關(guān)反射/透射鏡配合，控制太赫茲光進出所述的全封閉箱體。
[0036]在本實用新型中，總控制系統(tǒng)的計算機安裝在全封閉箱體外部，與所述的單片機通過串口數(shù)據(jù)線或無線傳輸模塊進行數(shù)據(jù)交換；所述的單片機鑲嵌在半封閉箱體墻外表面。
[0037]利用單片機和上位機對環(huán)境濕度、溫度、風速、光照等條件進行控制是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，在此不作贅述。
[0038]可選的，通過計算機控制調(diào)節(jié)全封閉箱體中的環(huán)境參數(shù)；單片機用于根據(jù)與所述的計算機交換的數(shù)據(jù)，控制所述的全封閉箱體內(nèi)設備的工作。
[0039]可選地，在底盤大孔內(nèi)安裝可伸縮的平面反射鏡，包括伸縮裝置和平面反射鏡；所述的伸縮裝置的一端與底盤相連，另一端帶有圓柱形長孔，可通過彈簧軸，與所述的平面反射鏡相連；所述的平面反射鏡可以做水平360度旋轉(zhuǎn)，并配有控制電路控制鏡面旋轉(zhuǎn)；所述的控制電路連接到所述的單片機上；所述的濕度傳感器、溫度傳感器、風速傳感器和壓力傳感器的供電線和數(shù)據(jù)線均安裝在所述的伸縮裝置內(nèi)，通過所述的供電線和數(shù)據(jù)線連接到所述的單片機上；所述的可伸縮的擋板固定在所述的底盤內(nèi)，并配有控制電路；所述的控制電路連接到所述的單片機上。
[0040]本實用新型通過將太赫茲從原傳播路徑上通過反射鏡引入到密閉實驗裝置中，實驗裝置所模擬的環(huán)境中的各項參數(shù)可以根據(jù)物理規(guī)律和大氣變化，而隨時間變化；裝置可以監(jiān)測太赫茲所通過路徑的實時大氣環(huán)境參數(shù)(包括溫度、濕度、風速、陽光天、陰天、空氣顆粒物密度)，使得該裝置可以在不破壞原有太赫茲實驗裝置的前提下，實現(xiàn)太赫茲的外場實驗模擬；該裝置同時具備模擬固定環(huán)境條件的能力，可以通過擋板，限制所模擬的大氣環(huán)境的參數(shù)的范圍，也可以通過裝置內(nèi)的可伸縮反射鏡，具備控制太赫茲在實驗裝置中傳播路徑的能力，實現(xiàn)太赫茲在大氣環(huán)境中傳播時，對大氣參數(shù)變量的控制；另外，該裝置還可以將太赫茲光從原裝置中引出和將太赫茲光引回原路徑。
[0041]因此，本實用新型的方法和裝置可用于模擬太赫茲在不同的大氣環(huán)境中的傳播，以研究大氣環(huán)境對太赫茲傳播的不同影響。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0042]圖1是實施例的實驗裝置的立體示意圖，其中1-中空鏡框，2-平面反射鏡，3-可控開閉裝置，4-鏡底座，5-可伸縮反射鏡，6-可伸縮擋板，7-太赫茲透射鏡，8-箱體壁及其內(nèi)部裝置，9-半弧形軌道，10-步進旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，11-電燈，12-箱體上蓋；
[0043]圖1中，1、2、3、4共同組成可控開關(guān)反射/透射鏡；9、10、11共同組成模擬陽光照射的系統(tǒng)。
[0044]圖2是圖1中5-可伸縮反射鏡的放大圖，其中21-反射鏡面，22-鏡面旋轉(zhuǎn)裝置和溫度傳感器、濕度傳感器、壓強傳感器、風速傳感器的位置，23-內(nèi)部包含傳感器控制導線的可伸縮鏡支架，24-鑲嵌在底盤上的鏡底座。
[0045]圖3是圖1中8-箱體壁及其內(nèi)部裝置的內(nèi)部放大圖，其中31-沙盒及100微米級顆粒物濾網(wǎng)，32-單片機，33-出水孔，34-氣體通道，35-加濕模塊或干燥模塊，36-進水孔，37-加熱或制冷裝置，38-空氣100微米級顆粒物密度傳感器，39-計算機，40-數(shù)據(jù)線或無線模塊，41-風扇；
[0046]圖3中，32、39、40共同組成單片機/計算機系統(tǒng)；33、34、35、36共同組成濕度控制子系統(tǒng)；34、37共同組成溫度控制子系統(tǒng)?！尽揪唧w實施方式】】
[0047]以下實施例用于非限制性的說明本實用新型的技術(shù)方案。
[0048]如圖1所示的實驗裝置。由于真實環(huán)境中的大氣各項參數(shù)會隨著時間而變化，以至于可以在實驗室中模擬時變的大氣環(huán)境。對太赫茲技術(shù)而言，如果太赫茲在真實大氣環(huán)境中的吸收和衰減規(guī)律能夠用數(shù)學公式表達，如果物質(zhì)在真實大氣環(huán)境中被太赫茲探測得到的受大氣環(huán)境干擾的光譜波形，能夠被消除干擾，太赫茲技術(shù)在真實大氣環(huán)境中就很可能被廣泛應用，太赫茲技術(shù)的優(yōu)勢就很可能在真實大氣環(huán)境中發(fā)揮出來。本裝置通過改變模擬太陽光照的俯仰角、正午太陽高度、太陽光照強度，改變模擬的大氣溫度，改變模擬的大氣濕度，改變模擬的大氣風速，改變模擬的大氣顆粒物密度，實現(xiàn)對復雜大氣環(huán)境參數(shù)的模擬；如果結(jié)合計算機的計算結(jié)果對大氣環(huán)境參數(shù)進行實時控制，就可以模擬類似外場的時變大氣環(huán)境，使得太赫茲在輔助裝置中進行的實驗效果更佳接近于外場實驗的真實情況；如果利用反射鏡控制太赫茲的傳播光路，就可以得到太赫茲在裝置中所經(jīng)過路徑的所有環(huán)境參數(shù)，使得模擬效果更佳具有數(shù)據(jù)上的說服力。
[0049]在圖1中，可控開關(guān)反射/透射鏡高為0.2米，寬0.1米，通過機械按鈕，電動控制反射鏡與中空境況重合，原裝置中發(fā)射的太赫茲光線就會被引出，通過實驗裝置箱體壁上的太赫茲透射鏡，進入到實驗裝置中。太赫茲光在經(jīng)過實驗裝置中模擬的大氣環(huán)境的后，從實驗裝置上的太赫茲透射鏡離開實驗裝置，通過可控開關(guān)反射/透射鏡的反射鏡面，重新回到原實驗裝置中；太赫茲光的光譜信息就會被原裝置的探測設備所測量得到。
[0050]在圖1中，當太赫茲光進入實驗裝置箱體后，太赫茲光的光路將被從底盤上伸出的反射鏡所控制。當人為給計算機指令后，指令通過計算機與單片機之間的通信裝置被發(fā)送到單片機上。單片機再發(fā)送指令控制某些位置的可伸縮反射鏡豎直向上展開，并將鏡面旋轉(zhuǎn)成某一角度，以控制太赫茲光在實驗裝置中通過的光路。
[0051]可伸縮的反射鏡的解剖圖如圖2所示，24底座鑲嵌在箱體底盤上。23可伸縮鏡支架上可以在用到反射鏡時伸展開，不用反射鏡時收縮回底盤中。22安裝的溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、壓強傳感器可以實時監(jiān)測反射鏡下方的環(huán)境參數(shù)，傳感器的信號被單片機處理后，通過單片機與計算機的通信模塊，進入到計算機中儲存；這些參數(shù)可以表述太赫茲傳播路徑中實時大氣環(huán)境狀況，可以與最終被探測到的太赫茲光譜配合，用于研究太赫茲的大氣傳播特性。22安裝的鏡面旋轉(zhuǎn)裝置可以控制太赫茲光線被反射鏡發(fā)射后的方向。21反射鏡面可全反射太赫茲光線。
[0052]在圖1中，9、10、11組成的模擬陽光照射的系統(tǒng)。當步進電機控制半圓形軌道旋轉(zhuǎn)時，由于模擬太陽的電燈始終在半圓形軌道內(nèi)移動，因此，模擬太陽所通過的軌跡也將隨著半圓形軌道的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。由于正午時，太陽將出現(xiàn)在軌道的最高處，此時半弧形軌道所在的平面與水平面之間的夾角可以被認為是太陽的正午高度角。因此，當步進電機帶動半弧形軌道旋轉(zhuǎn)時，模擬太陽的正午高度角也將隨之改變。而太陽在軌道內(nèi)位置的變化，就可以看做太陽在某一天中，位置隨時間的變化。電燈的照射強度的改變意味著模擬太陽的照射強度的改變，箱體上蓋的頂部安裝有透光玻璃，可以模擬具有散射效果的藍天。當電燈的照射強度為零時，裝有透光玻璃的箱體上蓋可以模擬陰天。
[0053]在圖1中，6可伸縮擋板可以在需要時伸長到一定高度；橫豎的擋板會把裝置內(nèi)空間分割成相對封閉的部分。各部分可以單獨模擬溫度、濕度、風速、顆粒物密度中的一個變量，實現(xiàn)太赫茲在某一特定環(huán)境下傳播性質(zhì)的研究。
[0054]在圖3中，出水孔33、氣體通道34、加濕模塊或干燥模塊35和進水孔36組成的濕度控制子系統(tǒng)由于均勻分布在箱體壁中，濕度控制系統(tǒng)于是可以均勻且緩慢地改變裝置內(nèi)的濕度。當濕度控制子系統(tǒng)啟動時，箱體內(nèi)氣體通過箱體壁的小孔進入氣體通道，然后經(jīng)過加濕模塊或干燥模塊，輸出高濕度或低濕度的氣體，再經(jīng)過氣體通道，從箱體壁上的小孔進入箱體內(nèi)。
[0055]在圖3中，氣體通道4和加熱制冷裝置7組成的溫度控制系統(tǒng)由于其子系統(tǒng)均勻分布在箱體壁上，也可以均勻地控制裝置內(nèi)氣體溫度。當溫度控制子系統(tǒng)啟動時，裝置內(nèi)氣體通過箱體壁的小孔進入氣體通道，再經(jīng)過制冷或制熱裝置，輸出低溫或高溫氣體，再經(jīng)過氣體通道，從箱體壁上的小孔進入箱體壁內(nèi)。
[0056]在圖3中，沙盒31及100微米級顆粒物濾網(wǎng)由于均勻粉筆在箱體壁內(nèi)，也可以均勻地向裝置內(nèi)氣體噴射顆粒物。當100微米級顆粒物濾密度控制子系統(tǒng)啟動時，電風扇吹動沙盒中的沙塵漂浮，部分沙塵顆粒可以透過100微米級顆粒物濾網(wǎng)，進入到裝置內(nèi)的模擬大氣中。箱體壁上分布的100微米級顆粒物密度傳感器可以檢測裝置內(nèi)氣體的實時顆粒物密度，并將數(shù)據(jù)通過單片機，返回到計算機中處理。
[0057]在圖3中，風扇分布在箱體壁內(nèi)，因此可以均勻地控制箱體壁內(nèi)的風力和風向。當風扇受控啟動時，被風吹動的氣體通過箱體壁上的小孔進入到實驗裝置中，影響裝置內(nèi)大氣的風速；風扇吹動的強弱影響風力的強弱，風扇吹動的方向影響風的方向。
[0058]當計算機中運行大氣環(huán)境隨時間演化模擬程序后，計算機將一系列指令通過數(shù)據(jù)傳輸模塊，發(fā)送給單片機，由單片機控制相應的系統(tǒng)啟動，去調(diào)節(jié)裝置中的溫度、濕度、風速、光照、100微米級顆粒物密度等參數(shù)。
[0059]可以看出，本實施例的裝置通過將太赫茲從原傳播路徑上通過反射鏡引入到密閉實驗裝置中，模擬環(huán)境中各項參數(shù)隨時間變化，以監(jiān)測太赫茲所通過路徑的實時大氣環(huán)境參數(shù)(包括溫度、濕度、風速、陽光天、陰天、空氣顆粒物密度)，因此可以有效實現(xiàn)太赫茲的外場實驗模擬。此外，該裝置同時具備模擬固定環(huán)境條件的能力，通過擋板、限制所模擬的大氣環(huán)境的參數(shù)的范圍，或通過裝置內(nèi)的可伸縮反射鏡控制太赫茲在實驗裝置中傳播路徑的能力，實現(xiàn)太赫茲在大氣環(huán)境中傳播時對大氣參數(shù)變量的控制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于模擬太赫茲大氣傳播的實驗裝置，包括全封閉箱體、設在所述箱體外部的用于太赫茲光線從其他系統(tǒng)引出及引回到原系統(tǒng)的可控開關(guān)反射/透射鏡，和設在所述箱體內(nèi)部的環(huán)境模擬系統(tǒng)，其特征在于所述全封閉箱體包括全密封外殼、設在所述外殼內(nèi)的具有大孔的底盤、具有小孔和太赫茲透射鏡的箱體壁，和具有透明可視區(qū)域的上蓋，所述底盤大孔內(nèi)安裝可伸縮的平面反射鏡，底盤上安裝可伸縮的擋板，所述擋板上設有濕度傳感器、溫度傳感器、風速傳感器和壓強傳感器； 所述環(huán)境模擬系統(tǒng)包括:溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)、風速控制系統(tǒng)、100微米級顆粒物S度控制系統(tǒng)、太陽光照射|吳擬系統(tǒng)和總控制系統(tǒng)； 所述太陽光照射模擬系統(tǒng)包括設置在所述外殼內(nèi)側(cè)用于模擬太陽俯仰角隨時間變化的半圓形軌道、設在所述軌道上的連續(xù)波段光源、與所述軌道相連接的用于調(diào)整軌道正午高度角的步進旋轉(zhuǎn)裝置和用于調(diào)整所述光源俯仰角的步進傳動裝置； 所述總控制系統(tǒng)包括分別與所述步進旋轉(zhuǎn)裝置、步進傳動裝置、溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)、風速控制系統(tǒng)和100微米級顆粒物密度控制系統(tǒng)相連接的單片機，和與所述單片機連接的計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于所述半圓形軌道上設有傳送帶，在所述傳送帶上設置底座，在底座上設置連續(xù)波段光源，所述傳送帶與所述步進傳動裝置相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于所述的可控開關(guān)反射/透射鏡由2組可控開關(guān)的反射/透射鏡組成；所述的反射/透射鏡包括鏡底座、與之相連的鏡支架和鏡框，所述鏡框包括兩個可交替使用的子鏡框，其中一個鏡框上安裝反射鏡，另一個鏡框保持中空。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于所述的開關(guān)反射/透射鏡鏡面與太赫茲即將接觸反射/透射鏡鏡面時的光路方向呈45°角。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實驗裝置，其特征在于所述鏡支架上設有控制兩個子鏡框交替使用的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于所述溫度控制系統(tǒng)包括加熱裝置、制冷裝置、進氣孔、氣體通道和出氣孔，所述加熱裝置和制冷裝置通過控制電路連接到所述單片機上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于所述濕度控制系統(tǒng)進氣孔、氣體通道、出氣孔、加濕裝置和干燥裝置，所述加濕裝置和干燥裝置通過控制電路連接到所述單片機上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于所述100微米級顆粒物密度控制系統(tǒng)包括盛沙盒、注沙孔、100微米級顆粒物濾網(wǎng)和風扇，所述風扇通過控制電路連接到所述單片機上。
【文檔編號】G01N21/25GK204203084SQ201420310861
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】鄭小平, 姜兆宇, 劉夢婷, 程遠 申請人:清華大學, 北京化工大學