一种基于全息技术的双光路光学雨量计

专利主权项内容

1.一种基于全息技术的双光路光学雨量计雨滴尺寸和落速的测量方法，其特征在于：基于全息技术的双光路光学雨量计包括半导体激光器Ⅰ(1)、扩束准直系统Ⅰ(2)、平行片光全息干板Ⅰ(3)、上层采样区(4)、线阵光电探测器Ⅰ(5)、半导体激光器Ⅱ(6)、扩束准直系统Ⅱ(7)、平行片光全息干板Ⅱ(8)、下层采样区(9)、线阵光电探测器Ⅱ(10)、计算机(11)，半导体激光器Ⅰ(1)发出的光束经扩束准直系统Ⅰ(2)后形成与平行片光全息干板Ⅰ(3)夹角为10°的平行光，该平行光照射平行片光全息干板Ⅰ(3)衍射再现发出沿x轴正方向传播的、在y方向上厚度小于1mm的平行片光并照射在线阵光电探测器Ⅰ(5)上，该平行片光构成上层采样区(4)，线阵光电探测器Ⅰ(5)与计算机(11)连接；半导体激光器Ⅱ(6)发出的光束经扩束准直系统Ⅱ(7)后形成与平行片光全息干板Ⅱ(8)夹角为10°的平行光，该平行光照射平行片光全息干板Ⅱ(8)衍射再现发出沿x轴负方向传播的、在y方向上厚度小于1mm的平行片光并照射在线阵光电探测器Ⅱ(10)上，该平行片光构成下层采样区间(9)，线阵光电探测器Ⅱ(10)与计算机(11)连接；所述上层采样区(4)、下层采样区(9)的长度相同，上层采样区(4)、下层采样区(9)的片光相互平行，传播方向相反；所述平行片光全息干板Ⅰ(3)、平行片光全息干板Ⅱ(8)相同，通过全息干涉记录方式单独制作，制作过程中物光为片状平行光，垂直照明全息干板，参考光为平行光，与全息干板夹10o角斜照明全息干板，物光和参考光在全息干板上干涉产生干涉条纹，物光被记录在全息干板上，得到平行片光全息干板Ⅰ(3)、平行片光全息干板Ⅱ(8)，所记录全息图为离轴全息图；所述基于全息技术的双光路光学雨量计的测量方法，具体步骤如下：雨滴横向尺寸检测：取上层采样区(4)靠近线阵光电探测器Ⅰ(5)的可用采样区，取下层采样区(9)靠近线阵光电探测器Ⅱ(10)的可用采样区，将这两部分可用采样区重新组合成一个新的采样区进行采样；雨滴横向尺寸大小对应雨滴(12)遮挡的线阵光电探测器Ⅰ(5)、线阵光电探测器Ⅱ(10)的CMOS探测器像素数量，CMOS探测器的像素尺寸大小为L×L(um)，设雨滴(12)横向遮挡的CMOS像素个数为N，则雨滴(12)的横向尺寸大小为：OOL＝N×L(um)横向O设雨滴(12)纵向遮挡的CMOS像素个数为M，则雨滴(12)的纵向尺寸大小为：L＝M×L(um)；纵向O雨滴落速检测：第一种方法：雨滴(12)在上层采样区(4)、下层采样区(9)的平均速度：设上层采样区(4)和下层采样区(9)之间的距离为H，在上层光路线阵光电探测器Ⅰ(5)扫描雨滴(12)下边缘的时间为T，在下层光路线阵光电探测器Ⅱ(10)扫描雨滴(12)下边缘的时间为T，则雨滴(12)下落的平均速度为：12H较小，雨滴(12)下落的平均速度近似等于雨滴落速V；第二种方法：雨滴(12)在上层采样区(4)的平均速度在上层采样区(4)雨滴(12)被扫描的次数为m，线阵光电探测器Ⅰ(5)CMOS探测器扫描一次所用时间为T，雨滴(12)的纵向尺寸为D，雨滴(12)在该扫描时间内的的平均速度/>为：1雨滴(12)在下层采样区(9)的平均速度在下层采样区(9)雨滴(12)被扫描的次数为n，线阵光电探测器Ⅱ(10)CMOS探测器扫描一次所用时间为T，雨滴(12)的纵向尺寸为D，则雨滴(12)在该扫描时间内的的平均速度/>为：2则雨滴(12)下落的平均速度为：雨滴(12)下落的平均速度近似等于雨滴落速V，其中CMOS探测器的行频F，计算CMOS扫描一次所用时间/> 来自：马 克 团 队