风速测定装置，包括至少两个激光源(18)在共面的不同方向上发射光束，这样各个发射方向都与一个相垂直的发射方向对应，各个激光源(18)都与以下相关联：-用于聚焦发射光束的部件(16)，-用于接收相应发射光束被空气中的粒子(28)反射之后所获得的反射光束的部件(20)，-用于传送在发射光束与反射光束之间发生的干扰信号的部件(20)，-用于处理已获干扰信号的部件(6)，-光学谐振腔，反射光束被回注至所述光学谐振腔内以获取对发射光束的干扰。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】包括多个激光源的风速测定装置 本专利技术涉及一种包括多个激光源的风速测定装置。 众所周知，风速测量一方面可利用一个激光源，通过在发自所述源的一束光线与 风载粒子所反射的另一束光线之间建立干扰来测定，另一方面也可利用多个源来测定沿多 个分量的风速。 因此，以文献 W0-2009/046717 为例，该文献使一种利用 LIDAR(Light Intensity Detection And Ranging，光强度探测与测量）系统的风速计为公众所知。该装置能够将光 学系统聚焦的激光束发射至测量容体，在该测量容体中，空气中的粒子以与风速相一致的 速度移动。这些粒子可部分反射所发射的光束，然后以光学系统的方向发送一束称之为反 射光束的光。之后，通过使发射光束与反射光束相干扰，就有可能运用多普勒原理来计算出 粒子的速度，进而计算出风的速度。 文献W0-2011/042678披露了一种风速测量装置，该装置通过自混合进行测量，即 本文献只使用一个单一的入射光束。将反射光束注入到发射入射光束的激光器的光学谐振 腔中。采用这种方式，干扰混合可在激光器谐振腔的内部进行。之后，该干扰可由安置在激 光源背面的光电二极管探测到。 文献W0-00/29854披露了一种具有三个轴线使用外差激光的系统，它包括设有提 供相干光线束的三个不同的激光二极管的支架。这些光束被发送至扩束镜，扩束镜将反射 光束发回到聚焦镜上，该聚焦镜沿三个发散轴线聚焦这些光束，这三个发散轴线在它们之 间三个独立空间位置上构成已知角度。该文献披露的装置所选用的系统难以使用（带有产 生反射光束的镜子）。此外，我们注意到在系统中配置的三个轴线是非共面的。 本专利技术的目的在于提供既便宜又精准的风速测定装置。根据本专利技术，该装置的目 的在于能够在风向处于预定范围方向内时测定风的速度。有利的是，本专利技术也有可能不受 风向的限制来测定风速。本专利技术的另一个目的是提供一种有可能测量低风速的装置。 为此，本专利技术提出了一种风速测定装置，它包括以不同方向发射光束的多个激光 源，激光源各自关联于： -用于聚焦发射光束的部件， -用于接收相应射出光束被空气中的粒子反射之后所获得的反射光束的部件， -用于传送发射光束与反射光束之间产生的干扰信号的部件，-用于处理所获得的干扰信号的部件。 根据本专利技术，该风速测定装置包含至少两个激光源；激光源的发射方向是共面的； 发射方向是这样的，各个发射方向都与一个相垂直的发射方向对应，而且各个激光器都包 括光学谐振腔，反射光束被回注至该光学谐振腔内，以便获得对发射光束的干扰。 这里所提出的解决方案是设置两个彼此相互垂直的探测器（包括激光源和用于 接收反射光束的组件），各个探测器都是具有光学回注的激光探测器，也称之为自混合探测 器。这种解决方案很容易实施并且使之有可能测定在包含激光源发射方向的平面中的风 速，也就是说，能够测定风速矢量的模数，更确切说是，能够测定所考虑到的风速矢量平面 内的分量的模数。 为了提高速度测量的质量，尤其是当风相对于探测器呈一定方向时，本专利技术提出 了装置有利地包含四个激光源，以构成两对源，各对源界定了平面内的一个正交参照，而且 提出定义的两个正交参照具有相同的原点。在该实施例变体中，两个正交参照最好彼此相 对偏移的角度在10°以上，更好是30°到60°之间的角度，例如45°。 优选地，在根据本专利技术的一个装置中，使用的激光源是相同的。 本专利技术还提出了一种测定风速的方法，其特点在于，它包括以下步骤： -激光二极管在两个垂直方向上发射激光束， -在各个激光二极管内回收由悬浮于空气中的粒子所反射的光束， -反射光束与各个激光二极管所发射的光束形成干扰， -收集调制信号， -放大该调制信号， -对放大的信号取样， -对取样值进行快速傅里叶变换， -获取信号的阈值转换， -测定各个信号的多普勒频率，以及， -通过整理所获取的结果来计算风速。 采用这种方法，就有可能实现这些步骤，对构成两对源的四个激光源同时执行，各 对源在平面上界定一个正交参照且界定的两个正交参照具有相同的原点。 本专利技术的细节和优点通过参考所附示意图的以下描述而清晰可见，其中： 图1是根据本专利技术的测量装置的透视图， 图2是图1所示装置的俯视图， 图3是图1和图2所示装置的侧视图， 图4是阐示通过光学回注的激光风速计的操作的流程图， 图5是可以使用如图1-3所示装置中的探测器的透视图和部分剖面图， 图6阐明了一个激光源的测量容体，以及， 图7阐明了与一对激光源相对应的不同测量区域的俯视图。 图1-3阐明了根据本专利技术一个优选实施例的风速计。尤其是，图1显示了支架2、 盖子4和电子卡6。 支架2的形式是一个大体为带有圆周形轮廓的平板。支架在其中心镂空，尤其是 使得电源和信号电缆（未显示）能够通过。在其周边上，支架2在称为上表面的表面一侧 具有四个中空形变。支架2的反向表面或下表面，具有相对于上述中空区域的突起部。各 个中空区域相对于支架2的中心呈放射状延伸且具有一个大约为环形圆柱形的凹面。这些 环形圆柱形区域的轴线8 (图2)彼此相对偏移45度角且它们相交于大体位于支架2中心 的点0。 盖子4具有覆盖支架2上表面中空区域的第一部分10和大体垂直于板的平面的 支架2延伸的第二部分12。 第一部分10具有对称于支架2中空区域形变的形变。通过选择与上述方向相同 的方向，就可以再次在盖子4第一部分10的下表面上找到大体为环形圆柱形的中空区域。 盖子4的第一部分10及支架2界定出总体为环形圆柱形的凹处，各个凹处都可用于容纳探 测器，例如，如图5所示探测器14那样的探测器。如图1-3所示的聚焦光学器件16与这些 探测器14各自相关联。 盖子4的第二部分12是由四个部分组成，各个部分大体呈平面且一方面垂直于支 架2延伸而另一方面垂直于轴8延伸。如果假设支架2在大体呈水平的平面上延伸，则盖 子4的第二部分12构成具有垂直轴和规则八角底部的半圆柱体。盖子4第二部分12的各 个部分都可用于电子卡6的支撑与保护。 各个探测器14在其中心包括激光二极管18,且后者用于在发射方向上发射光束。 根据结构，支架2和盖子4使得上述定义的轴线8对应于激光二极管18的发射方向且该激 光二极管放置在由支架2和盖子4为此所设置的凹处内。 在对应于激光二极管18的轴8上，放置光电二极管20。本文中，方向可任意地选 择，而且假设光电二极管20在不同情况下设置在激光二极管18的背面。 由激光二极管18和光电二极管20构成的组件放置在散热器22中，它本身安装在 外壳24中（图5)。在激光二极管18的前面，外壳24开有窗口 26,以便激光二极管18沿 轴8发射出的激光束可以到达相对应的聚焦光学器件16上。 用于制造根据本专利技术的装置的各个探测器14是诸如文献W02011/042678所描述 的探测器，其内容通过引用包含在此（特别是第5页第26行至第7页第13行以及图1)。当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
风速测定装置，包括在不同方向上发射光束的多个激光源(18)，各个激光源(18)与以下相关联：‑用于聚焦发射光束的部件(16)，‑用于接收相应发射光束被空气中的粒子(28)反射之后所获得的反射光束的部件(20)，‑用于传送发射光束与反射光束之间产生的干扰信号的部件(20)，‑用于处理所获得的干扰信号的部件(6)，其中，其包括至少两个激光源(18)，其中激光源(18)的发射方向是共面的，其中发射方向是这样的，各个发射方向都与一个相垂直的发射方向对应，以及其中各个激光源(18)包括一个光学谐振腔，反射光束被回注至所述光学谐振腔内以便获得对发射光束的干扰。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：奥特马内·扎马马，拉斐尔·泰塞雷，朱利恩·珀乔克斯，
申请(专利权)人：爱普西莱恩公司，图卢兹国立综合理工学院，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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