一种光学结构电磁屏蔽窗口及检测控制系统

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽技术领域，具体涉及一种光学结构电磁屏蔽窗口及检测控制系统。

背景技术

可见光与红外热像摄像机，普遍应用于安防监控、温度测量、设备检测等成像及监控手段。由于该设备在强电磁环境中易受干扰。导致无法工作甚至设备损坏，限制了其在复杂电磁环境中的应用。现有电磁屏蔽手段主要采用法拉第笼(Faraday Cage)，实际是防止电磁场进入或逃脱的金属外壳。由于光学设备前端必须留有光学入口，无法密封金属外壳实现法拉第笼的屏蔽效果。

现有文献中，针对可见光相机可采用金属网夹层导电玻璃作为光学窗口实现电磁屏蔽，优点是光路结构简单，缺点是会损失光通量，影响光学性能，造成设备观测距离变短，灵敏度降低。红外热成像相机则有文献称采用金属镀膜作为光学窗口，优点是光路结构简单，缺点是只能针对3～5微米波段中波红外，光通量损失较大。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种光学结构电磁屏蔽窗口，包括金属壳体、入射窗口、前反射镜、后反射镜、电磁出射窗口、光束出射窗口，所述前反射镜和所述后反射镜均设置在所述金属壳体内，所述入射窗口和所述电磁出射窗口对应设置，且所述前反射镜设置在所述入射窗口和所述电磁出射窗口之间，所述后反射镜对应所述前反射镜设置，所述光束出射窗口对应所述后反射镜设置；所述入射窗口为入射电磁波束和入射光束的入口，所述电磁出射窗口为所述入射电磁波束的出射窗口，所述光束出射窗口为所述入射光束的出射窗口。

较佳的，所述光学结构电磁屏蔽窗口设置多个所述前反射镜和所述后反射镜，所述前反射镜和所述后反射镜均一一对应设置。

较佳的，所述前反射镜为45度反射镜镀有介质反射膜，将指定波长的所述入射光束反射至所述后反射镜并透过所述入射电磁波束。

较佳的，所述后反射镜为45度反射镜镀有全反射膜，将所述入射光束反射至所述光束出射窗口。

较佳的，所述金属壳体通过导线接地，所述介质反射膜和所述全反射膜通过金属包边连接所述金属壳体实现接地。

较佳的，所述介质反射膜和所述全反射膜厚度为0.1微米～1000微米。

较佳的，所述入射窗口直径范围为10mm～250mm，所述电磁出射窗口直径大于所述入射窗口直径。

较佳的，一种检测控制系统，包括所述光学结构电磁屏蔽窗口、可见光及红外相机舱体、云台、屏蔽设备箱、设备电源、网络设备、终端显示控制计算机、屏蔽线缆；所述可见光及红外相机舱体、所述云台采用金属壳体，金属壳体与所述光学结构电磁屏蔽窗口等电位，所述光学结构电磁屏蔽窗口接地；所述设备电源与所述网络设备置于所述屏蔽设备箱内，所述设备电源与所述网络设备通过所述屏蔽线缆与所述可见光及红外相机舱体、所述终端显示控制计算机连接，所述屏蔽设备箱外壳接地；所述可见光及红外相机舱体内设置有相机，所述相机对应所述光束出射窗口设置，所述相机为可见光或红外相机。

较佳的，所述光学结构电磁屏蔽窗口对于可见光相机采用400nm～760nm工作波长的宽带介质高反膜反射镜作为所述前反射镜，反射率大于99.95％，采用银反射膜反射镜作为所述后反射镜，反射率大于97.9％。

较佳的，所述光学结构电磁屏蔽窗口对于红外热像相机采用800nm～20000nm工作波长的金反射膜反射镜作为所述前反射镜和所述后反射镜，反射率大于98.1％。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明将红外与可见光的光路通过光学反射镜折叠，在不影响成像质量的情况下防止电磁波通过窗口进入设备内部造成干扰及损坏，可以被广泛的应用于强电磁环境如变电站、雷达阵地、微波暗室、飞机、水面舰艇等诸多监视场景。

附图说明

图1为所述光学结构电磁屏蔽窗口的结构立视图；

图2为所述光学结构电磁屏蔽窗口的结构剖视图；

图3为所述检测控制系统的结构示意图。

图中数字表示：

1-光学结构电磁屏蔽窗口；2-可见光及红外相机舱体；3-云台；4-屏蔽设备箱；5-设备电源；6-网络设备；7-终端显示控制计算机；8-屏蔽线缆；11-金属壳体；12-入射窗口；13-前反射镜；14-后反射镜；15-电磁出射窗口；16-光束出射窗口；17-相机；18-入射电磁波束；19-入射光束。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

如图1、图2所示，图1为所述光学结构电磁屏蔽窗口的结构立视图；图2为所述光学结构电磁屏蔽窗口的结构剖视图；本发明所述光学结构电磁屏蔽窗口1包括金属壳体11、入射窗口12、前反射镜13、后反射镜14、电磁出射窗口15、光束出射窗口16，所述前反射镜13和所述后反射镜14均设置在所述金属壳体11内，所述入射窗口12和所述电磁出射窗口15对应设置，且所述前反射镜13设置在所述入射窗口12和所述电磁出射窗口15之间，所述后反射镜14对应所述前反射镜13设置，所述光束出射窗口16对应所述后反射镜14设置。

所述金属壳体11构成法拉第笼用于屏蔽除所述入射窗口12外其他电磁干扰，所述入射窗口12为入射电磁波束18和入射光束19的入口；所述前反射镜13为45度反射镜镀有介质反射膜，可将指定波长的所述入射光束19反射至所述后反射镜14，并透过所述入射电磁波束18，所述入射电磁波束18通过所述电磁出射窗口15射出；所述后反射镜14为45度反射镜镀有全反射膜，将所述入射光束19反射至所述光束出射窗口16；所述光束出射窗口16为进入相机17的光束入射口；所述相机17为可见光或红外相机。

值得指出的是，可设置多个所述前反射镜13和所述后反射镜14，所述前反射镜13和所述后反射镜14均一一对应设置，从而使光束和电磁波进行多次反射，以进一步减弱电磁干扰提升屏蔽效果。

所述金属壳体11通过导线接地，所述介质反射膜和所述全反射膜通过金属包边连接所述金属壳体11实现接地。

所述入射窗口12、所述电磁出射窗口15、所述光束出射窗口16尺寸和反射镜镀膜材料选择组合方式，与工作光束波长及干扰电磁波频段有关。较佳的，所述入射窗口12直径范围为10mm～250mm，所述入射窗口12直径、所述光束出射窗口16直径应选取满足相机镜头通光口径的最小尺寸，所述电磁出射窗口15直径应大于所述入射窗口12直径，便于所述入射电磁波束18的出射。

利用镀膜的反射镜对光束损耗极低，对电磁波反射率低，透射及吸收高的特点，将入射光能量反射到所述相机17，将电磁波主要能量透射到所述金属壳体11外，剩余能量通过所述金属壳体11接地线导入地下。所述光学结构电磁屏蔽窗口将入射光束偏转90度～360度。

本发明利用单次或多次反射改变光路，反射膜对光线损失极低，电磁波在每次反射损失较大，根据干扰的功率大小选择反射次数，在不影响成像质量的情况下防止电磁波通过窗口进入设备内部造成干扰及损坏。

所述介质反射膜和所述全反射膜厚度为0.1微米～1000微米。

本发明所述光学结构电磁屏蔽窗口对于可见光具有提高透光率，减小成像质量损失的优点；对于红外热像具有提高透光率，减小成像质量损失优点。可通过调整所述前反射镜13的介质反射膜工作波长，在包括400nm～760nm、1～2微米，3～5微米，8～16微米等多个可见光和红外波段下实现电磁屏蔽功能，此设计优于报道文献中仅能对3～5微米红外且通光率较低的电磁屏蔽方法。

实施例二

如图3所示，图3为所述检测控制系统的结构示意图；本发明所述检测控制系统包括所述光学结构电磁屏蔽窗口1、可见光及红外相机舱体2、云台3、屏蔽设备箱4、设备电源5、网络设备6、终端显示控制计算机7、屏蔽线缆8。

所述光学结构电磁屏蔽窗口1根据成像设备类型选择不同的反射镜，对于可见光相机优选400nm～760nm工作波长的宽带介质高反膜反射镜作为所述前反射镜13，反射率大于99.95％。优选银反射膜反射镜作为所述后反射镜14，反射率大于97.9％。对于红外热像相机优选800nm～20000nm工作波长的金反射膜反射镜作为所述前反射镜13和所述后反射镜14，反射率大于98.1％。

所述可见光及红外相机舱体2、所述云台3采用金属壳体，金属壳体接缝处优选导电橡胶密封与所述光学结构电磁屏蔽窗口1等电位，所述光学结构电磁屏蔽窗口1接地。所述设备电源5与所述网络设备6置于所述屏蔽设备箱4内，所述设备电源5与所述网络设备6通过所述屏蔽线缆8与所述可见光及红外相机舱体2、所述终端显示控制计算机7连接，所述屏蔽设备箱4外壳接地。

可见光及红外光束通过所述光学结构电磁屏蔽窗口1，经所述前反射镜13和所述后反射镜14反射后，进入所述相机17。可见光通过率大于97.85％。红外光通过率大于96.23％。可见光与红外光以极低损耗通过所述光学结构电磁屏蔽窗口1进入所述相机17，环境干扰电磁波通过所述光学结构电磁屏蔽窗口1时经过所述前反射镜13大部分经过所述前反射镜13后端的开口透射，少量反射后到达所述后反射镜14，被金属膜及接地的金属壳体吸收，系统其它部分均采用金属屏蔽外壳和屏蔽线缆防止电磁干扰进入系统。系统对1G～100Ghz电磁波衰减率达到19db以上。

本发明的优点在于：工作波段宽，结构工艺简单，稳定性好，可根据不同的工作波段选择对应的反射镜组合达到最佳光学透过率。对于工作波长在可见光(400nm～760nm)、短波红外(800nm～2000nm)，中波红外(3000nm～5000nm)波段的相机，本发明相对于传统的导电膜玻璃窗口，通过率更高。对于8～12微米长波红外现有导电膜玻璃窗口无法工作，本发明可有效降低环境干扰电磁波，同时保证极高的光学透过率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。