專利名稱：頭盔面板防護鏡片的激光防護檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及頭盔面板防護鏡片的激光防護檢測系統(tǒng)，屬于激光檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
頭盔面板防護鏡片可以保護人眼并對不同波長激光實現(xiàn)能量衰減，頭盔面板防護鏡片研制的性能效果直接影響人眼安全問題，針對于檢測頭盔面板防護鏡片性能的好壞，測量系統(tǒng)評價就顯得十分重要。目前，國內(nèi)頭盔面板防護鏡片的檢測方法雖然已經(jīng)在GJB2408-1995中提出，但是在實際的裝置研制中，只有很少的報道，國家激光器件質(zhì)量監(jiān)督檢測中心的俞元淮提出了光楔分光式的雙光路光束光密度檢測裝置以及軍事醫(yī)學科學院放射與輻射醫(yī)學研究所的羅振坤提出的激光防護鏡自動檢定裝置。考慮到原有的頭盔面板防護鏡片檢測系統(tǒng)中，采用光電二極管作為探測器接收能 量，需要復雜的后續(xù)驅(qū)動電路以及信號轉(zhuǎn)換運算。同時采用光楔分光，監(jiān)測光路光軸的偏離原光路角度比較小，92%的透射能量的偏離角度僅在2. 5°左右，這樣會導致系統(tǒng)中其他元件的不易加入。對于具體頭盔面板防護鏡片的安裝以及自動切換功能并未提出相應(yīng)的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對于技術(shù)背景中所提出的問題，提出了針對于頭盔面板防護鏡片的激光防護檢測系統(tǒng)，包括雙波長激光器、激光擴束系統(tǒng)、波長選擇器、分光監(jiān)控組件、頭盔面板防護鏡片安裝組件、直測探測器組件和監(jiān)測探測器組件；雙波長激光器發(fā)出的光先后經(jīng)過激光擴束系統(tǒng)、波長選擇器和分光監(jiān)控組件，光經(jīng)過分光監(jiān)控組件后透射出的光經(jīng)過被測頭盔面板防護鏡片安裝組件后入射到直測探測器組件，光經(jīng)過分光監(jiān)控組件反射出的光入射到監(jiān)測探測器組件。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明檢測系統(tǒng)中雙波長激光器提供光源，光經(jīng)過激光擴束系統(tǒng)擴束后，由波長選擇器來確定不同偏振態(tài)的光，光再經(jīng)過分光監(jiān)控組件，分光監(jiān)控組件為系統(tǒng)提供一個參考光路，一個測量光路；頭盔面板防護鏡片安裝組件，實現(xiàn)了頭盔面板防護鏡片的固定，鏡片的水平、豎直自動位移以及水平、俯仰高精度轉(zhuǎn)動；探測器組件，實現(xiàn)透過頭盔面板防護鏡片的光束收集，并上傳至功率計及計算機，為后續(xù)信號處理提供數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)光密度測試、光密度非均勻性測試、不同入射角度光密度測試、不同偏振方向光密度測試以及非均勻性測試五項標準測試功能。


圖I是頭盔面板防護鏡片的激光防護檢測系統(tǒng)的示意圖。圖中1、雙波長激光器，2、激光擴束系統(tǒng)，2-1、凹透鏡，2-2、凸透鏡，3、波長選擇器，3-1、窄帶濾光片，3-2、I/4波片，4、分光監(jiān)控組件，4-1、限束光闌，4-2、分光鏡，4-3、衰減片，4-4、格蘭泰勒棱鏡，5、頭盔面板防護鏡片安裝組件，5-1、頭盔面板防護鏡片，6、直測探測器組件，6-1、直測聚光鏡，6-2、直測功率計，7、監(jiān)測探測器組件，7-1、監(jiān)測聚光鏡，7-2、監(jiān)測功率計。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。如圖I所示，頭盔面板防護鏡片的激光防護檢測系統(tǒng)包括雙波長激光器I、激光擴束系統(tǒng)2、波長選擇器3、分光監(jiān)控組件4、頭盔面板防護鏡片安裝組件5、直測探測器組件6和監(jiān)測探測器組件7 ;雙波長激光 器I發(fā)出的光先后經(jīng)過激光擴束系統(tǒng)2、波長選擇器3和分光監(jiān)控組件4，光經(jīng)過分光監(jiān)控組件4后透射出的光經(jīng)過被測頭盔面板防護眼鏡后入射到直測探測器組件6，光經(jīng)過分光監(jiān)控組件4反射出的光入射到監(jiān)測探測器組件7。激光擴束系統(tǒng)2從左到右包括凹透鏡2-1和凸透鏡2-2 ;波長選擇器3從左到右包括窄帶濾波片3-1和1/4波片3-2 ;分光監(jiān)控組件4從左到右包括限束光闌4-1、分光鏡4_2、衰減片4_3和格蘭泰勒棱鏡4-4 ;直測探測器組件6包括直測聚光鏡6-1和直測功率計6-2 ;監(jiān)測探測器組件7包括監(jiān)測聚光鏡7-1和監(jiān)測功率計7-2 ;直測功率計6-2和監(jiān)測功率計7-2分別與計算機相連接。雙波長激光器I、激光擴束系統(tǒng)2、波長選擇器3組成激光束發(fā)射組件，激光器I選用半導體倍頻激光器，一般在倍頻激光器中，兩個波長同時受激發(fā)射且為線偏振光，因此，要獲得單一的、圓偏振光波長，需要添加由窄帶濾光片3-1和1/4波片3-2組成的波長選擇器3來實現(xiàn)將激光光束的雙波長濾光以及圓偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換，在后續(xù)的測量中實現(xiàn)不同偏振態(tài)的測試功能，在激光束發(fā)射組件中加入可以實現(xiàn)偏振光轉(zhuǎn)換的格蘭泰勒棱鏡。由于激光器所出射的光斑口徑僅2_，而要求測試的光斑口徑在4-7_范圍內(nèi)可調(diào)，因此需要加入激光擴束系統(tǒng)2將光斑口徑擴大，采用倒置伽利略式望遠結(jié)構(gòu)，負正光焦度透鏡組合，負透鏡
2-1采用高折射率、高色散的LaK4玻璃，實現(xiàn)將光束發(fā)散，正透鏡2-2采用低折射率、低色散實現(xiàn)會聚效果，負透鏡2-1的像方焦點和正透鏡2-2的物方焦點重合，實現(xiàn)無焦系統(tǒng)。分光監(jiān)控組件4由限束光闌4-1、分光鏡4-2、衰減片4-3、格蘭泰勒棱鏡4-4組成，限束光闌4-1主要通過改變光闌大小從而改變經(jīng)激光擴束系統(tǒng)2后的有效光束口徑，得到頭盔面板防護鏡片檢測中期望的測試面積大小。分光鏡4-2將光束分為監(jiān)測光路系統(tǒng)和直測光路系統(tǒng)兩路，分光比對于532nm和1064nm兩個波段略有不同，需要進行分別的標定。為保證系統(tǒng)測試的動態(tài)范圍，系統(tǒng)根據(jù)待測樣品的預估光密度值選擇了幾款衰減片4-3，并同時進行了衰減片4-3在532nm和1064nm兩個波段的標定。在偏振態(tài)功能測量中，考慮到前面的激光束發(fā)射組件已經(jīng)將激光器發(fā)出的光線變化為圓偏振光，因此，可以利用格蘭泰勒棱鏡4-4實現(xiàn)532nm和1064nm兩個波段的不同線偏振態(tài)的轉(zhuǎn)變，同時要求對兩種波長的消光比小于5X10'頭盔面板防護鏡片安裝組件5由平移臺、轉(zhuǎn)臺、卡具組成，卡具實現(xiàn)頭盔面板防護鏡片5-1的固定，位移臺實現(xiàn)頭盔面板防護鏡片5-1的上下左右移動，轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)頭盔面板防護鏡片5-1的轉(zhuǎn)動，位移臺和轉(zhuǎn)臺的配合實現(xiàn)了頭盔面板防護鏡片5-1的垂直測試功能。直測探測器組件6由直測聚光鏡6-1和直測功率計6-2組成，由于激光發(fā)射的功率在毫瓦量級，經(jīng)過頭盔面板防護鏡片5-1后的功率會在納瓦量級，因此，直測功率計6-2功率選用50nW-50mW，功率分辨率達到lnw。為了能將光線全部接收，需要在直測功率計6_2之前加入直測聚光鏡6-1，將經(jīng)過頭盔面板防護鏡片5-1的光全部會聚到直測功率計6-2的有效探測尺寸之內(nèi)。直測聚光鏡6-1的光學鏡片材料采用K9玻璃，實現(xiàn)大角度范圍內(nèi)光束的收集，并使直測探測器6-2像面上的光斑小于10mm。監(jiān)測探測器組件7由監(jiān)測聚光鏡7-1和監(jiān)測功率計7-2組成，其結(jié)構(gòu)實施和器件的選擇與直測探測器組件6相同。直測功率計6-2和監(jiān)測功率計7-2均與計算機相連，通過計算機對采集的數(shù)據(jù)進行處理，進而實現(xiàn)激光頭盔面板防護鏡片5-1的檢測。I、光密度測試光密度是激光頭盔面板防護鏡片檢定及防護性能測試評價的主要性能參數(shù)，也是頭盔面板防護鏡片研制、生產(chǎn)和使用過程中需要首先確定和重點保證的主要技術(shù)指標，它表征激光防護鏡對特定波長激光的衰減程度。在特定激光波長上防護鏡的最低光密度值。 必須依據(jù)激光防護標準中所規(guī)定的人眼激光照射限值及人眼所允許的最大激光輻照量或福照度確定。防護鏡光密度測試分兩步第I步，測量分束比。在系統(tǒng)光路中，調(diào)整和固定各光學元件，使光路準直，根據(jù)測試波長選擇激光器1，根據(jù)頭盔面板防護鏡片5-1的具體情況，通過調(diào)節(jié)衰減片4-3，選定合適的激光照射能量和光強比例，調(diào)節(jié)限束光闌4-1選擇合適的光束口徑，測量光密度時，移去格蘭泰勒棱鏡4-4，設(shè)置測量儀器參數(shù)。利用計算機軟件進行程序控制和自動數(shù)據(jù)采集處理，記錄直測功率計6-2的入射激光輻照度值Eii和監(jiān)測功率計7-2的激光輻照度值Eii,測量讀數(shù)η次(最少重復6次)。分束比標準偏差為
權(quán)利要求
1.頭盔面板防護鏡片的激光防護檢測系統(tǒng)，其特征是，包括雙波長激光器(I)、激光擴束系統(tǒng)(2)、波長選擇器(3)、分光監(jiān)控組件(4)、頭盔面板防護鏡片安裝組件(5)、直測探測器組件(6)和監(jiān)測探測器組件(7);雙波長激光器(I)發(fā)出的光先后經(jīng)過激光擴束系統(tǒng)(2)、波長選擇器(3)和分光監(jiān)控組件(4)，光經(jīng)過分光監(jiān)控組件(4)后透射出的光經(jīng)過被測頭盔面板防護鏡片安裝組件(5)后入射到直測探測器組件(6)，光經(jīng)過分光監(jiān)控組件(4)反射出的光入射到監(jiān)測探測器組件(7 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的頭盔面板防護鏡片的激光防護檢測系統(tǒng)，其特征在于，激光擴束系統(tǒng)(2)從左到右包括凹透鏡(2-1)和凸透鏡(2-2)； 波長選擇器(3)從左到右包括窄帶濾波片(3-1)和1/4波片(3-2)； 分光監(jiān)控組件(4 )從左到右包括限束光闌(4-1)、分光鏡(4-2 )、衰減片(4-3 )和格蘭泰勒棱鏡(4-4)； 直測探測器組件(6)包括直測聚光鏡(6-1)和直測功率計(6-2)； 監(jiān)測探測器組件(7)包括監(jiān)測聚光鏡(7-1)和監(jiān)測功率計(7-2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頭盔面板防護鏡片的激光防護檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述直測功率計(6-2)和監(jiān)測功率計(7-2)分別與計算機相連接。
全文摘要
頭盔面板防護鏡片的激光防護檢測系統(tǒng)，屬于激光檢測技術(shù)領(lǐng)域，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測系統(tǒng)復雜操作不便，本發(fā)明的提出實現(xiàn)頭盔面板防護鏡片的安裝以及自動切換功能，本發(fā)明監(jiān)測系統(tǒng)包括激光器、激光擴束系統(tǒng)、波長選擇器、分光監(jiān)控組件、頭盔面板防護鏡片安裝組件、直測探測器組件和檢測探測器組件；激光器發(fā)出的光先后經(jīng)過激光擴束系統(tǒng)、波長選擇器和分光監(jiān)控組件，光經(jīng)過分光監(jiān)控組件后透射出的光經(jīng)過被測激光防護眼鏡后入射到直測探測器組件，光經(jīng)過分光監(jiān)控組件反射出的光入射到檢測探測器組件；最終實現(xiàn)光密度測試、光密度非均勻性測試、不同入射角度光密度測試、不同偏振方向光密度測試以及非均勻性測試五項標準測試功能。
文檔編號G01M11/02GK102914422SQ20121042845
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者李淳, 安巖, 孫強, 劉 英 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所