CN204666254U - 天空偏振信息互补测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了天空偏振信息互补测量装置，包括底座、支撑柱和仰角调节块，仰角调节块通过调节螺栓安装在支撑柱的上端，其特征在于：所述的仰角调节块的左、右侧壁均安装上光道筒，在光道筒的前部均设有与光道筒转动连接的偏振器，在偏振器外壁上均套设精密齿圈；所述的左、右光道筒的后端均安装有光强传感器，在左、右光道筒的前部之间设有微型调向电机，微型调向电机的轴端部设有角度传感器；所述的微型调向电机的轴中部固定设有精密调向齿轮，精密调向齿轮与左、右偏振器上的精密齿圈对应啮合。该天空偏振信息互补测量装置，由于采用了两个光道，所以具有互补效果，通过转动方向相反，缩小了取样误差、提高了天空偏振信息测量精度。

Description

天空偏振信息互补测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种天空偏振信息检测装置的改进，具体地说是一种天空偏振信息互补测量装置。适用于大气中自然光的偏振光检测。

背景技术

太阳光在通过大气层时，受到散射作用产生不同形式的偏振光。天空在一天的某一时刻、某一位置，天空具有相对稳定的偏振，有着丰富的偏振特征信息。天空偏振信息主要指天空偏振光强度和偏振方位角。研究人员从蚂蚁、蜜蜂等动物利用偏振光定向的现象中得到启发，对天空偏振信息进行了广泛的研究。研究表明，通过高精度的检测偏振优势方向可以获得大气偏振图景，大气偏振图景对于导航定位具有重要意义，目前已成功用于仿生机器人导航***、车的导航运行***、地物遥感***、天文学、医学和军事等领域。

通过检索可知，目前关于光的偏振检测装置有多种报道，但大多是对发射光的偏振光进行检测，如中国专利CN103644971A 公开了“一种高性能的偏振度测试仪校准装置及校准方法”，包括窄线宽激光器、偏振控制器、偏振分束器、偏振合束器、探测器、数据处理器，采用的是发射光，因为发射光是直线光，偏振度为零，所以要采用偏振分束器；再如中国专利CN104296875A 公开了“一种光束偏振度测量装置和方法”，包括激光器光源、光学元件、强度探测仪、数据处理器，激光器光源偏振度为零，通过光学元件的角度调节实现偏振，再分别通过强度探测仪计量，通过数据处理器处理检测数据。关于太阳光的偏振检测也有少量报道，如中国专利200610040647.4 公开了“大气偏振模式检测装置及其检测方法”，包括光偏振信息采集器、单片机采集控制***、运动旋转控制***、一、二维和三、四旋转控制平台、图像采集及数据分析***，主要用于仿生机器人。但以上这些研究其精度都不很高，累计误差大，不适用于在线连续自动测量。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种通过偏振光对称互补，对天空偏振光强度和偏振方位角的测量，能有效克服累积误差大、提高天空偏振信息测量精度、适用于在线连续自动测量的天空偏振信息互补测量装置。

为了达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：该天空偏振信息互补测量装置，包括底座、支撑柱和仰角调节块，支撑柱垂直固定在底座的上部，仰角调节块通过调节螺栓安装在支撑柱的上端，其特征在于：所述的仰角调节块的左、右侧壁均安装上光道筒，在左、右光道筒的前部均设有与光道筒转动连接、且直径相同的偏振器，在偏振器外壁上均套设精密齿圈，左、右偏振器上的精密齿圈之间留有2—5mm的距离；所述的左、右光道筒的后端均安装有光强传感器，在左、右光道筒的前部之间设有微型调向电机，微型调向电机的轴端部设有角度传感器；所述的微型调向电机的轴中部固定设有精密调向齿轮，精密调向齿轮与左、右偏振器上的精密齿圈对应啮合；所述的左、右光强传感器分别通过传输线与同一个控制器连接。

本实用新型还通过如下措施实施：所述的偏振器，由筒外壳、偏振片和偏振片固定压圈构成，偏振片为圆形薄片，装入筒外壳内，当偏振片转动时，光线即发生变化，此为现有技术。

所述的光强传感器采用S1087硅光电二极管和精密对数运算放大器LOG104，通过S1087硅光电二极管将光强信号转换为电流信号，再通过精密对数运算放大器LOG104转换成电压信号，传输给控制器。

所述的控制器采用STC12C5A60S2单片机，利用斯托克矢量原理和公式的编写软件对每次接收到的测量信息进行处理，从而得到所处位置的大气偏振光信息。

所述的角度传感器采用BL28型角度传感器。

所述的左、右光道筒的端部通过扎带固定为一体。

本实用新型的有益效果在于：该天空偏振信息互补测量装置，由于采用了平行且距离很近的两个光道，所以具有互补效果，通过转动方向相反，缩小了取样误差；而且结构简单、容易操作、能有效克服累积误差大、提高天空偏振信息测量精度。

附图说明

图1为实用新型的结构俯视示意图。

图2为实用新型的结构左视示意图。

图3为实用新型的结构偏振器轴向剖视放大示意图。

图4为发明的结构偏振器、精密齿圈、精密调向齿轮、角度传感器传动装配示意图。

图中：1、底座；2、支撑柱；3、仰角调节块；4、调节螺栓；5、光道筒；6、偏振器；61、筒外壳；62、偏振片；63、偏振片固定压圈；7、精密齿圈；8、光强传感器；9、微型调向电机；10、角度传感器；11、精密调向齿轮；12、传输线；13、控制器；14、扎带。

具体实施方式

参照图1、图2、图3、图4制作本实用新型。该天空偏振信息互补测量装置，包括底座1、支撑柱2和仰角调节块3，支撑柱2垂直固定在底座1的上部，仰角调节块3通过调节螺栓4安装在支撑柱2的上端，其特征在于：所述的仰角调节块3的左、右侧壁均安装上光道筒5，在左、右光道筒5的前部均设有与光道筒5转动连接、且直径相同的偏振器6，在偏振器6外壁上均套设精密齿圈7，左、右偏振器6上的精密齿圈7之间留有2—5mm的距离，从而不仅使左、右光道筒5之间的距离最小，而且左、右精密齿圈7不啮合，实现两路偏振光距离最近，则认定两路接受的外界光线强度相同，其产生的误差方向相逆，通过左、右光道筒5的内腔作为两道偏振光的传递通道，同时通过光道筒5用于隔绝外界光线的影响；所述的左、右光道筒5的后端均安装有光强传感器8，在左、右光道筒5的前部之间设有微型调向电机9，微型调向电机9的轴端部设有角度传感器10，通过角度传感器10测量微型调向电机9的旋转角度值，并把测量的信息转化为电压信号传递给控制器13，从而控制微型调向电机9，确定微型调向电机9的转动位置，判定偏振器6的偏振片位置和旋转方向；所述的微型调向电机9的轴中部固定设有精密调向齿轮11，精密调向齿轮11与左、右偏振器6上的精密齿圈7对应啮合，实现左、右光道筒5前部的偏振器6的转动方向相反；通过微型调向电机9的转动实现偏振方向与光道方向角度的调整，同时调整左、右光道筒5内的光路偏振方向；所述的左、右光强传感器8分别通过传输线12与同一个控制器13连接。

作为本实用新型的改进：所述的偏振器6，由筒外壳61、偏振片62和偏振片固定压圈63构成，偏振片62为圆形薄片，装入筒外壳61内，此为现有技术。

所述的光强传感器8采用S1087硅光电二极管和精密对数运算放大器LOG104，通过S1087硅光电二极管将光强信号转换为电流信号，再通过精密对数运算放大器LOG104转换成电压信号，传输给控制器13。

所述的控制器13采用STC12C5A60S2单片机，利用斯托克矢量原理和公式的编写软件对每次接收到的测量信息进行处理，从而得到所处位置的大气偏振光信息。

所述的角度传感器10采用BL28型角度传感器。

所述的左、右光道筒5的端部通过扎带14固定为一体。

Claims (5)

1.天空偏振信息互补测量装置，包括底座（1）、支撑柱（2）和仰角调节块（3），支撑柱（2）垂直固定在底座（1）的上部，仰角调节块（3）通过调节螺栓（4）安装在支撑柱（2）的上端，其特征在于：所述的仰角调节块（3）的左、右侧壁均安装上光道筒（5），在左、右光道筒（5）的前部均设有与光道筒（5）转动连接、且直径相同的偏振器（6），在偏振器（6）外壁上均套设精密齿圈（7），左、右偏振器（6）上的精密齿圈（7）之间留有2—5mm的距离；所述的左、右光道筒（5）的后端均安装有光强传感器（8），在左、右光道筒（5）的前部之间设有微型调向电机（9），微型调向电机（9）的轴端部设有角度传感器（10）；所述的微型调向电机（9）的轴中部固定设有精密调向齿轮（11），精密调向齿轮（11）与左、右偏振器（6）上的精密齿圈（7）对应啮合；所述的左、右光强传感器（8）分别通过传输线（12）与同一个控制器（13）连接。

2.根据权利要求1所述的天空偏振信息互补测量装置，其特征在于：所述的光强传感器（8）采用S1087硅光电二极管和精密对数运算放大器LOG104，通过S1087硅光电二极管将光强信号转换为电流信号，再通过精密对数运算放大器LOG104转换成电压信号，传输给控制器（13）。

3.根据权利要求1所述的天空偏振信息互补测量装置，其特征在于：所述的控制器（13）采用STC12C5A60S2单片机。

4.根据权利要求1所述的天空偏振信息互补测量装置，其特征在于：所述的角度传感器（10）采用BL28型角度传感器。

5.根据权利要求1所述的天空偏振信息互补测量装置，其特征在于：所述的左、右光道筒（5）的端部通过扎带（14）固定为一体。