一种大气湍流模拟装置的制造方法

【技术领域】 [0001] ：

[0002] 本实用新型是一种大气湍流模拟装置，涉及大气物理和大气激光传输装置技术领 域。

【背景技术】 [0003] ：

[0004] 大气由于温度场对流和传导的复杂作用使大气流动成为"湍流"，大气湍流会造成 大气密度或温度的涨落，由此引起光波折射率涨落，从而导致光波的相位和振幅的随机变 化。不同效应对不同光学系统的影响不同，有的甚至限制光学系统的性能。

[0005] 利用大气对激光影响的规律，激光成为探测大气状态的有效工具，同时激光通信 也受大气制约。激光在湍流大气中传输的理论与大气湍流是密切相关的，由于对大气湍流 基本机理的研宄仍在不断发展中，再加上随机激光场的数学处理和相干性变化规律的复杂 性，致使激光在大气中传输的许多问题仍不清楚，理论与实验测量相差甚远，新的效应不断 发现。因此研宄大气湍流既有理论意义也有重要的应用价值。

[0006] 室内半实物模拟装置是大气湍流研宄的重要手段之一，具有稳定性好，重复性好， 易控制等优点。为了能反映实际大气湍流的规律，室内半实物模拟装置应满足流动力学条 件、热力相似条件、动力相似条件、大气层结相似条件等。安徽光机所研制了湍流模拟池，湍 流模拟池的体积为1.0 X 0.5 X 0.5m，介质为去离子水，底部通过油进行二次加热，上表面 由循环水冷却。自动控制系统控制两面温差，湍流发展稳定后的温差起伏范围约土1°C。 湍流池横断面中心部分均匀区域为0. 2X0. 2m2。

[0007] 国内外现有的湍流模拟池所用的工作物质通常为水，模拟闪烁频率较低20-30HZ， 并由于温度控制系统的误差较大1度，实时性不佳，温度稳定时间需大约10分钟，本实用新 型针对上述问题改进了湍流发生池的结构，提出了基于智能温控调节系统的大气湍流模拟 装置。

[0008] 传统PID控制受其控制参数整定的限制，对于具有非线性、大滞后的温度控制对 象难以达到满意的控制效果。

【发明内容】

[0009] ：

[0010] 本实用新型提出了一种大气湍流模拟装置，解决了传统PID控制受其控制参数整 定的限制，对于具有非线性、大滞后的温度控制对象难以达到满意的控制效果，更加真实地 模拟大气湍流，提高闪烁频率、提高温度控制的精度，降低温度自整定时间。

[0011] 本实用新型提供的一种大气湍流模拟装置，其特征在于：

[0012] 由外部总控系统、池体、制冷循环系统、均匀加热系统、散热系统、温度采集系统、 模糊PID温度控制系统组成；其中，池体由湍流发生仓、温度补偿附室、窗口透镜，底部支架 构成，池体中湍流发生仓位于温度补偿附室内，窗口透镜分别放在湍流发生仓、温度补偿附 室的两端中心位置，底部支架放在温度补偿附室下面；制冷循环系统由双循环式制冷管、制 冷液流入口、制冷液流出口、空气压缩制冷装置构成，双循环式制冷管位于湍流发生仓的顶 部，双循环式制冷管连接制冷液流入口和制冷液流出口，空气压缩制冷装置接制冷液流入 口和制冷液流出口，空气压缩制冷装置工作产生的冷空气经制冷液流入口进入双循环式制 冷管，经双循环式制冷管后由制冷液流出口流入空气压缩制冷装置，形成制冷效果；均匀加 热系统由主加热板、附加热板和平衡温度加热板构成，附加热板、主加热板、平衡温度加热 板并排相连接，位于湍流发生仓的底部；散热系统由加热板散热风扇、温度补偿附室散热风 扇构成，加热板散热风扇位于均匀加热系统的下面，温度补偿附室散热风扇位于温度补偿 附室外壁上；温度采集系统由湍流发生仓、温度补偿附室、冷端温度、主加热板温度、附加热 板温度构成，分别位于在池体的湍流发生仓、温度补偿附室不同位置，池体顶部，池体底部 主加热板和附加热板中；模糊PID温度控制系统位于外部总控系统内。

[0013] 本实用新型的积极效果在于：利用冷热气体对流产生湍流，真实地模拟出大气湍 流一些特性，以达到定量地描述大气湍流中的部分参数；采用内嵌是湍流发生仓，多区域温 度控制系统，抑制了弱湍流、不稳定湍流、未完全发展的湍流和边界湍流的出现；加入小型 的制冷循环系统，使其在温差不变的情况下，减小加热板功率，利于缩短大幅度调整温度时 的反应时间；独特的风散热系统，缩短大幅度调整温度时的反应时间。本实用新型装置控制 调节大气相干长度为l~40cm，湍流外尺度可达20cm，湍流内尺度可达8cm，湍流强度的稳定 性可达15%，温度调节范围在10- 200°C，温度调节精度为± OjCtl，平均两组实验温度的 自整定时间为5分钟。克服了传统PID控制受其控制参数整定的限制，对于具有非线性、大 滞后的温度控制对象具有满意的控制效果。

【附图说明】 [0014] ：

[0015] 图1为本实用新型总体结构示意图；

[0016] 图2为本实用新型的结构示意图；

[0017] 图3为本实用新型俯视示意图；

[0018] 图4为PID控制和模糊控制相结合的温控算法控制框图；

[0019] 图中：1、外部总控系统；2、池体；3、制冷循环系统；4、均匀加热系统；5、散热系 统；6、温度采集系统；7、模糊PID温度控制系统；8、湍流发生仓；9、温度补偿附室；10、窗口 透镜；11、底部支架；12、双循环式制冷管；13、制冷液流入口；14、制冷液流出口；15、空气压 缩制冷装置；16、主加热板；17、附加热板；18、平衡温度加热板；19、加热板散热风扇；20、温 度补偿附室散热风扇；21、湍流发生仓室温度采集器；22、温度平衡附仓室温度采集器；23、 冷端温度采集器；24、加热板温度采集器；25、附加热板温度采集器。

【具体实施方式】 [0020] ：

[0021] 根据图1~图3所示，本实用新型装置由外部总控系统1、池体2、制冷循环系统3、 均匀加热系统4、散热系统5、温度采集系统6、模糊PID温度控制系统7组成；其中，池体2 由湍流发生仓8、温度补偿附室9、窗口透镜10,底部支架11构成，池体2中湍流发生仓8位 于温度补偿附室9内，窗口透镜10分别放在湍流发生仓8、温度补偿附室9的两端中心位 置，底部支架11放在温度补偿附室9下面；湍流池体2长2. 7m，宽I. 6m，高0. 5m。为铝型 材构造，在池内嵌入端流发生仓8,长2m，宽lm，高0. 4m。在端流池体2和池内嵌入端流发 生仓8的两端中心轴各有一个炉200_的窗口透镜1〇的通光口径。供自适应光学补偿实 验和其他光学实验使用。

[0022] 制冷循环系统3由双循环式制冷管12、制冷液流入口 13、制冷液流出口 14、空气压 缩制冷装置15构成，双循环式制冷管12位于湍流发生仓8的顶部，双循环式制冷管12连 接制冷液流入口 13和制冷液流出口 14,空气压缩制冷装置15连接制冷液流入口 13和制冷 液流出口 14,空气压缩制冷装置15工作产生的冷空气经制冷液流入口 13进入双循环式制 冷管12,经双循环式制冷管12后由制冷液流出口 14流入空气压缩制冷装置15,形成制冷 效果；所述的基于智能温控调节系统的大气湍流模拟装置，其特