本发明专利技术涉及一种用于透光混凝土材料的透射光场定量分析和测试方法，该方法利用光学设计软件ZEMAX建立透光混凝土模型和建立实验光路，定量分析不同衍射距离和不同光纤分布情形下的透射光场分布特性，结合相应测试，终得到实际光场的分布情况。该方法可以得到透射场强度分布；还可通过改变光纤阵列模型光纤排列结构参数与直径参数，对光路进行追踪测算透射场强度分布。本发明专利技术通过光学设计软件建立了透光混凝土模型，并且进行实验测试，节省了混凝土材料、提升了分析效率并为最终透射光场的分析提供可靠数据，为透光混凝土材料的透射光场分析提供了一种新方法。
Transmission light field quantitative analysis and test method for pervious concrete material
The invention relates to a method for transmitting light concrete light field quantitative analysis and test methods, the method of using the optical design software ZEMAX to establish transparent concrete model and set up the experimental light path, quantitative analysis of different transmission distances and different fiber diffraction distributions under light field distribution characteristics, combined with the corresponding test, finally get the distribution of the actual light field. The transmission field intensity distribution can be obtained by this method, and the light path can be tracked and the transmission field intensity distribution can be tracked by changing the fiber array model, fiber arrangement, structural parameters and diameter parameters. The invention establishes a transparent concrete model by optical design software, and tested, save materials, enhance the efficiency of concrete analysis and provide reliable data for the final transmission of light field analysis, provides a new method for the analysis of light field transmission light concrete.
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，该方法利用光学设计软件ZEMAX建立透光混凝土模型和建立实验光路，定量分析不同衍射距离和不同光纤分布情形下的透射光场分布特性，结合相应测试，终得到实际光场的分布情况。该方法可以得到透射场强度分布；还可通过改变光纤阵列模型光纤排列结构参数与直径参数，对光路进行追踪测算透射场强度分布。本专利技术通过光学设计软件建立了透光混凝土模型，并且进行实验测试，节省了混凝土材料、提升了分析效率并为最终透射光场的分析提供可靠数据，为透光混凝土材料的透射光场分析提供了一种新方法。【专利说明】
本专利技术涉及一种透射光场定量分析和测试方法，具体涉及透光混凝土材料领域，尤其涉及。
技术介绍
透光混凝土材料指将光纤以一定排列方式嵌入材料中，利用大量光纤在砌块之间进行传输光，使得墙一侧的光可以通过光纤传输达到另一侧，从而使混凝土产生一种透明的效果。这种透光材料可以显著改善建筑内的采光，节约照明用电，是一种新型的节能环保建筑材料。光纤阵列的合理排布是优化混凝土材料透光效果的关键问题，目前对于透光混凝土缺乏相关光纤选择与材料性能优化理论和光纤空间结构分布设计依据，以及对于透射光场的定量分析和测试方法研究。本专利技术针对上述问题提出了，该方法利用光学设计软件建立透光混凝土模型，定量分析透光混凝土材料透射光场并且结合相应测试来得到实际光场分布情况，这对于优化混凝土材料光纤阵列设计和减少试验工作量，提高建筑物的采光效果和降低建筑照明能耗，促进节能环保的建筑材料发展具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。该方法利用光学设计软件ZEMAX建立透光混凝土模型，定量分析不同衍射距离和不同光纤分布情形下的透射光场分布特性，结合相应测试给最终得到实际光场的分布情况。为实现上述目的，本专利技术 采用的技术方案为，该方法用于透光混凝土材料透射光场和衍射光场分析的光学设计软件模型包括光源、弧形反射镜、透镜、光纤阵列(透光混凝土材料)、探测器组成。实际的实验测试包括:白光光源、扩束准直透镜、透光混凝土材料、变焦透镜、CCD、功率计。与传统透光混凝土材料的透射光场分析与测试方法相比较，本专利技术具有以下优占-^ \\\.1、本专利技术通过光学设计软件建立了透光混凝土模型，节省了混凝土材料、提升了分析效率，为透光混凝土材料的透射光场分析提供了一种新方法。2、通过对透射混凝土材料进行模拟仿真，可以得到各个衍射距离下的光强和透光率，为最终透射光场的分析提供可靠数据。3、通过软件模拟分析对于透光混凝土的光纤选择与材料性能优化和光纤空间结构分布设计提供理论支撑，通过实验测试与软件结合，可得到更加符合透光混凝土透射光场的实际分布，指导设计者选取合适规 格的透光混凝土材料。【专利附图】【附图说明】图1为透光混凝土材料的透射光场定量分析流程图图2为透光混凝土材料模型图3不同衍射距离下光强度峰值图4不同衍射距离下的光强和透过率图5不同光纤间距在不同衍射距离下的光强度峰值图6不同纤芯半径下的光强和透过率图7不同纤芯半径在不同衍射距离下的光强度峰值图8光场分布图图9为具体实验光路图中:1、光源2、弧形反射镜3、透镜4、光纤阵列(混凝土材料)5、探测器6、白光光源7、扩束准直透镜8、透光混凝土 9、变焦透镜、10、CXD和功率计。【具体实施方式】以下将结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示为透光混凝土材料的透射光场定量分析方法流程图，光源照射透光混凝土，弧形反射镜反射光源发出的光，使其沿同一方向传播，透镜通过汇聚作用将光入射到光纤阵列中，最后由探测器完成对光场强度分布、峰值的测量。如图2所示为透光混凝土材料模型，该模型包括光源1、弧形反射镜2、透镜3、光纤阵列(混凝土材料)4、探测器5均使用光学设计软件ZEMAX建立模型；光源为I白炽灯照射透光混凝土 ；弧形反射镜2为曲率半径IOOmm的弧形镜子放置在白炽灯前10mm，反射白炽灯发出的光，使其沿同一方向传播；透镜3放置在距离白炽灯后850_处，将光汇聚入射到光纤阵列中；光纤阵列4建立光纤阵列在光纤阵列周围加入不透光介质来阻止光线绕过光纤透射，最终影响光场分布；光纤阵列光场探测器5可以测量光场强度分布、峰值，放置在光纤阵列后1200mm处。建立抛物面反射镜，设置模型类型:standard surface,在模型编辑器当中设置如下参数(其他为默认值)XYZ Position:(0, O, O), Ref Objet:0，Material =MIRROR,Radius: 100, conic-1, Max Aper:150, Min Aper:0。建立光源，设置模型类型为 TypeSource:Filament,设置如下参数:Ref Object:0, XYZ Position: (-10, 0, 50)，LayoutRays:30, Analysis Rays:5000000, Power (watts):20, Length:20, Radius:5, Turns:10。建立透镜，设置模型类型为:Standard Lens,设置如下参数Ref Object, XYZ Position:(O,O,850)，Material:N_BK7, Radiusl:300, Clearl:150, Edgel:150, thickness:70,Radius2:0, Clear2:150, Edge2:150。建立混凝土结构，设置模型类型为:RectangularVolume，设置如下参数Ref 0bject3，XYZ Position: (O, O, 650), XlHalf Width:400, YlHalfWidth:400, Z Length:150, X2Half Width:400, Y2Half Width:400。在 Coat/Scatter 选项中设置 Front Face 为 Absorbing,在 Draw 选项中设置 Opacity 为 30%, Obj Color 为 7。建立光纤阵列，首先建立纤芯，设置类型为Cylinder Volume, Material:设置如下参数K5，Front R:2.5，Back R:2.5，Z Length:20, XYZ Position: (0，0，0)。建立包层，设置类型:Cylinder Volume,设置如下参数 Material:FK3, Front R:3, Back R:3Z Length:20, XYZPosition: (0，0，0)。使用Replicate Object功能复制光纤，组成10X 10间距为4mm的矩形阵列。建立体探测器，Detector Rect, Ref Object:4, XYZ Position:(0,0, 1200), XHalf Width:400,Y Half Width:400, Z Half Width:400,X Pixels:200,Y Pixels:200,Z Pixels:10o测量,使用Detectors Control中的Trace,进行光路追踪测算透射场强度。光源I发出的光经透镜3汇聚入射到光纤阵列4。如图3为不同衍射距离下光强度峰值，通过前面的理论建模与数据仿真设置可以得到不同衍射距离下本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于透光混凝土材料的透射光场定量分析和测试方法，其特征在于：该透光混凝土材料模型，光源照射透光混凝土，弧形反射镜反射光源发出的光，使其沿同一方向传播，透镜通过汇聚作用将光入射到光纤阵列中，最后由探测器完成对光场强度分布、峰值的测量；该模型包括光源（1）、弧形反射镜（2）、透镜（3）、光纤阵列（混凝土材料）（4）、探测器（5）均使用光学设计软件ZEMAX建立模型；光源为（1）白炽灯照射透光混凝土；弧形反射镜（2）为弧形镜子放置在白炽灯前，反射白炽灯发出的光，使其沿同一方向传播；透镜（3）放置在距离白炽灯后处，将光汇聚入射到光纤阵列中；光纤阵列（4）建立光纤阵列在光纤阵列周围加入不透光介质来阻止光线绕过光纤透射，最终影响光场分布；光纤阵列光场探测器（5）可以测量光场强度分布、峰值，放置在光纤阵列后。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：万玉红，吴凡，满天龙，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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