具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图6，一种浓度定量控制烟尘环境模拟试验场，包括烟尘发生装置21、烟尘环境测量系统、可移动目标靶板19、可移动激光装置实验台、集尘泄压装置22和试验室，试验室自前向后依次划分为激光探测区、烟尘环境模拟区、烟尘回收沉降区，烟尘环境模拟区和烟尘回收沉降区之间设有隔墙，隔墙上开有通孔；可移动激光装置实验台设置在激光探测区内；烟尘发生装置21出口、烟尘环境测量系统、可移动目标靶板19均设置在烟尘环境模拟区内；集尘泄压装置22固定在隔墙的通孔上，用于连接烟尘环境模拟区和烟尘回收沉降区。试验场结构整体尺寸为L×W×H，下面以试验场整体实施尺寸为23m×8m×2.5m为例，三大区域组成的试验场工作尺寸为22m×2m×2.5m。

烟尘发生装置21产生烟尘，将烟尘定量送入烟尘环境模拟区，通过控制烟尘发生装置21的输出风速v和质量流率m_TFR，调节烟尘环境模拟区烟尘环境浓度；烟尘环境测量系统对烟尘环境试验场内烟尘浓度、风速、温度和湿度进行实时监测，确保形成一个浓度较为均匀的烟尘环境试验面；可移动目标靶板19用于改变目标与烟尘环境之间的相对位置；位于激光探测区的可移动激光装置实验台用于配合目标靶板在烟尘环境下进行激光实验；当烟尘环境模拟区的烟尘通过集尘泄压装置22集尘、过滤以及泄压后进入后级沉降室沉降、回收。

所述烟尘发生装置21为两套，沿烟尘环境模拟区两侧墙壁底部对称设置，烟尘发生装置21的出口位于烟尘环境模拟区内，且与墙面平齐，两套烟尘发生装置21向烟尘环境模拟区内等风速v、等质量流率m_TFR地鼓入烟尘，两股烟尘交汇处所形成的竖直平面上形成均匀浓度的烟尘环境。风速v＝5m/s，质量流率m_TFR＝0.3g/s的条件下，交汇处竖直平面烟尘浓度分布效果见图3。时间t＝5s时，可获得浓度均匀的烟尘试验平面，浓度范围为1.6～1.8g/m³。因此，通过调节烟尘发生装置21的出口的风速和烟尘质量流率，即可获得不同浓度的均匀烟尘环境试验平面供给激光探测装置进行一系列相关实验，且烟尘发生装置21的出口长度等效于烟尘环境中的厚度，根据常见烟尘厚度可知，≦3m。

所述烟尘环境测量系统包括温湿度调节器16、温湿度仪17、风速仪20、和若干个烟尘浓度测量仪18；在烟尘环境模拟区的一侧墙壁，且位于烟尘发生装置21的出口的上方等高等间距布置若干个烟尘浓度测量仪18，两个温湿度仪17间隔固定在同一侧的墙壁，温湿度调节器16通过空调和加湿器实现烟尘环境模拟区的温度和湿度的调节，风速仪20靠近烟尘发生装置21的出口一端设置，用于测量当前时刻烟尘发生装置输出的风速值。若干个烟尘浓度测量仪18、温湿度仪17、风速仪20都能实时显示烟尘环境模拟区的烟尘浓度值、温湿度值、风速值，有助于试验人员查看、记录和分析烟尘环境情况。烟尘浓度测量仪18的安装高度与激光探测装置试验区内激光探测装置14的高度相同，即烟尘浓度测量仪18探测到的烟尘环境范围是激光探测装置14的激光光束照射范围，确保实验结论的正确性和可靠性。多个烟尘浓度测量仪11通过光的后向散射原理测得烟尘浓度，测量烟尘浓度范围为0～10g/m³，精度为0.01％。

所述可移动目标靶板19在壁挂电动轨道上沿烟尘环境模拟区前后移动，模拟目标在烟尘环境中的不同位置。壁挂电动轨道长6m，安装在烟尘环境模拟区墙壁两侧的烟尘发生装置21的出口上方，靠近房顶。可移动目标靶板19可由遥控器控制，多档速度可调，移动的距离精度为1cm，且可移动目标靶板19的靶面材质可自行进行更换，包括牛皮纸、标准反射板、松木板等，可用于探究不同反射特性的目标在烟尘环境下的激光回波信号差异；通过调节可移动目标靶板19在烟尘环境中的位置：目标在烟尘环境前、目标在烟尘环境中，可进行烟尘环境中不同目标位置的激光回波信号分析实验。

可移动激光装置实验台包括可移动仪器安装平台12、示波器13、激光探测装置14和透明隔断11，示波器13、激光探测装置14固定在可移动仪器安装平台12上，示波器13与激光探测装置14连接，透明隔断11固定可移动仪器安装平台12后端面上，透明隔断11的四周与实验室四壁通过毛刷条实现滑动接触。可移动仪器安装平台12底下安装有滚轮，与两根长度为15m的贴地轨道配合使用，可沿两条贴地轨道3做直线运动，调整激光探测装置14与烟尘环境及可移动目标靶板19的距离。示波器13和激光探测装置14置于可移动仪器安装平台12上，且激光探测装置14的工作高度与烟尘浓度测量仪11的安装高度相同。透明隔断11将激光探测区与烟尘环境模拟区分隔开来，避免试验人员暴露在烟尘环境当中，造成身体危害；透明隔断11采用高透板材(例如全透光亚克力板)，能够被激光探测装置14发出的激光光束以及照射到目标或烟尘后的反射光束百分之百的穿透，不存在光束反射或偏折误差。在激光探测区，可进行相关激光在烟尘环境下的传输特性研究试验。

烟尘沉降回收区尺寸为2m×2m×2.5m，烟尘经集尘泄压装置22处理后进入烟尘沉降回收区，模拟烟尘环境集中存在于烟尘模拟区内的烟尘发生装置21出口及靠近集尘泄压装置22位置。通过集尘泄压装置22对烟尘环境模拟区的烟尘进行收集、过滤、排进沉降室回收处理，并且集尘泄压装置22具有泄压作用，防止由于长时间的鼓风导致屋内气压过高，造成安全事故。

所述试验场设有第一道门10和第二道门15两道门，分别用作进入激光探测区和烟尘环境模拟区使用。

所述烟尘发生装置21可采用已经公开的烟尘发生装置。

所述烟尘发生装置21也可采用如下设计：包括风刀1和若干鼓料装置，所述风刀1包括一个出口和若干入口，每个入口连接一个鼓料装置，鼓料装置用于产生和传输烟尘，烟尘进入风刀1的腔体后，再经出口排出风刀1。

风刀1为长条形(长宽比较大)，其出口为长条形管件，沿风刀1腔体的长度方向设置并与腔体连通，腔体向出口过度段呈收缩趋势，风刀1出口与腔体等长。风刀1的入口为圆管，向外凸出，用于连接鼓料装置，若干入口等间隔设置于风刀1上，并分别与腔体连通。风刀1入口数量可根据实际应用增设。风刀1入口形状为圆形。根据理论公式，腔体出风量Φ_o等于进风量Φ_i：

Φ_o＝Φ_i

可得：

v_o*S_o＝n*v_i*S_i

其中v_o为风刀1出口风速、S_o为风刀1出口截面积、v_i为风刀1入口风速、S_i为风刀1入口截面积、n为风刀1入口个数，由于参数S_o、S_i、n是已知的，因此风刀1出口风速v_o只与风刀1入口风速v_i相关。

当风刀1较长时，可通过增加风刀1入口个数n提高风刀1出口风速v_o，风刀1长度L可根据布置风刀1入口个数n调整。

结合图6，风刀1入口开设有多种方式，必须遵循等间隔原则：

方式一、在出口的正对面等间隔地开设。

方式二、在腔体的正上方(或正下方)等间隔地开设。

方式三、在风刀1的左右侧各开设一个。

方式四、由方式一和方式三结合而成。

方式五、由方式一和方式二结合而成。

后续实施方式都以风刀1入口开设方式一进行描述，但不局限于方式一。

结合图5，鼓料装置包括自动喂料机5、文氏三通管6、变频高压风机9，文氏三通管6第一端口通过第一传输管道4与风刀1的入口连接，第二端口通过第二传输管道8与变频高压风机9连接，第三端口通过第三传输管道7与自动喂料机5连接，变频高压风机9产生高压气流，在高压气流作用下，自动喂料机5产生的烟尘持续鼓入风刀1。

鼓料装置还包括管道式风速计2和颗粒流量计3，管道式风速计2和颗粒流量计3安装在第一传输管道4上，用于测量进入风刀1入口的风速和烟尘质量流率。

所述烟尘发生装置，具体实现功能如下：变频高压风机9的最大风量为5000m³/h，可以通过调节风机上的变频调速器，改变变频高压风机9转速，从而改变变频高压风机9的输出风量，继而改变变频高压风机9向风刀1传输气流的风速；文氏三通管6形状呈“Y”状，三个端口分别通过第一传输管道4、第二传输管道8和第三传输管道7与风刀1入口、变频高压风机9和自动喂料机5连接；自动喂料机5有很宽的称重范围：0.5-100kg/h，测量精度≤0.1％，能够在设置完质量流率参数后，一键启动；自动喂料机5与变频高压风机9相互作用，在文氏三通管6内利用变频高压风机9传输的气流将自动喂料机5喂入的烟尘带入第一传输管道4当中，持续的高速气流向风刀1腔体鼓入烟尘，使烟尘从风刀1出口鼓出；第一传输管道4上安装的管道式风速计2和颗粒流量计3能实时测量并显示管内气流的风速以及烟尘的质量流率；第一传输管道4、第二传输管道8和第三传输管道7均为内壁光滑的圆管，避免传输的烟尘残留在管道内壁上，传输管道与其他设备之间使用强力密封胶和高强度扎带连接，保证良好的气密性，提高传输效率与精度；风刀1多个入口处保持相同的风速和烟尘质量流率，并且持续稳定地向风刀1腔体内鼓入烟尘，则能得到风速均匀、烟尘质量流率均匀的风刀1出口条件，可用于有限空间内烟尘环境的建立，为激光在烟尘环境下的传输特性研究提供基础设施保障。

结合本发明所述的烟尘环境模拟试验场，具体的试验方法如下：

步骤1、根据试验要求，准备烟尘样品，记录试验初始数据。

步骤1-1、根据某一激光探测装置14烟尘试验要求，试验人员通过第一道门10进入激光探测区，调整可移动激光装置实验台与烟尘环境，即烟尘发生装置21的出口左侧之间的距离，记录距离L₁(15≥L₁>0)；

步骤1-2、根据激光探测装置14烟尘试验所需的烟尘类别、浓度值要求，准备好试验要求的烟尘样品；

步骤2、开始试验，通过调节烟尘发生装置21的速度v和质量流率m_TFR控制在烟尘环境模拟区形成均匀浓度烟尘平面，调节可移动目标靶板19)与激光探测装置14的距离，进行相关的激光在烟尘环境下的传输特性实验并记录实验数据，具体如下：

步骤2-1、打开烟尘环境模拟区的烟尘环境测量系统，根据试验要求，温湿度调节器16通过空调和加湿器调整烟尘环境模拟区的温湿度并保持在试验要求状态；

步骤2-2、打开集尘泄压装置22和烟尘发生装置21，烟尘发生装置21将试验要求的烟尘样品从烟尘发生装置21的出口鼓入至烟尘环境模拟区，通过调节烟尘发生装置21的风速和烟尘质量流率，烟尘环境测量系统能实时获取烟尘环境信息，待多个烟尘浓度测量仪18都接近激光探测装置14烟尘试验所需的烟尘浓度值时，打开示波器13和激光探测装置14，进行相关的激光在烟尘环境下的传输特性实验；

步骤2-3、根据激光探测装置14烟尘试验要求，试验人员调节可移动目标靶板19与激光探测装置14的距离L₁以及可移动目标靶板19与烟尘环境的位置关系，即可移动目标靶板19与烟尘发生装置21的出口左端之间的距离位置，记录距离L₂(-1≤L₂＜0，目标靶板16在烟尘环境前；0≤L₂＜5，目标靶板16在烟尘环境中)，使用示波器13记录激光探测装置14不同时刻与不同探测距离下的回波数据。

步骤3、记录环境测量数据，关闭实验设备，进行试验场清洁和少残余烟尘的回收工作，具体如下：

步骤3-1、关闭烟尘发生装置21、温湿度调节器16、温湿度仪17、风速仪20、示波器13和激光探测装置14；

步骤3-2、观察多组烟尘浓度测量仪18的浓度值，待烟尘环境模拟区内颗粒完成沉降，浓度值低于人体安全值后，关闭所有烟尘浓度测量仪18。

步骤3-3、试验人员做好粉尘防护措施后，通过第二道门15进入烟尘环境模拟区，使用高效吸尘器完成烟尘模拟区的清洁和少量残余烟尘的回收工作

步骤4、整理试验数据，进行试验数据分析。