一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达制造技术

本发明专利技术涉及一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达，把光纤探头及光楔扫描作为一体设计为探测机构，探测机构与360度旋转的中空电机一起安装于风机上方用于不同方位测风；把控制、采集、信号处理、激光光源、探测器等设计为一体称为采集处理部分，安装于风机内部。内外部设备通过光纤连接采集光信号。通过本发明专利技术，能够实现风机周边不同距离区域内的大气风场测量，为风机偏航控制、降低风机载荷、辅助风机主控及效率曲线测试等功能提供精确的数据支持，从而有效提升风电机组的效率。从而有效提升风电机组的效率。从而有效提升风电机组的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达


[0001]本专利技术涉及激光测风
，更具体地说，涉及一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达。

技术介绍

[0002]目前国内外激光雷达普遍采用一体化结构设计，特别在风机上的测风雷达，一体化结构设计的激光测风雷达因为重量大，光电设备全部置于风机上方，风场环境使得激光雷达稳定性和元器件寿命受到不同程度的影响。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达，针对风机选址、风能高效利用及安全防护的应用需求，开展分体式360度扫描式自动变焦激光测风雷达设备研制，实现风机周边不同距离区域内的大气风场测量，为风机偏航控制、降低风机载荷、辅助风机主控及效率曲线测试等功能提供精确的数据支持，从而有效提升风电机组的效率。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达，包括：激光光源、光环形器、光接收机、探测机构及信息处理机构；其中，激光光源、光环形器、光接收机及信息处理机构固定集成于第一保护盒体内，探测机构固定设置于第二保护盒体内；第一保护盒体及第二保护盒体通过一中空电机连接；中空电机的定子与第一保护盒体固定连接，中空电机的转子与第二保护盒体连接，通过控制中空电机的转子转动，以使第二保护盒体中的探测机构实现360度多方位测量；光环形器的探测光纤通过中空电机的中空通道，从第一保护盒体伸入至第二保护盒体内，发出激光并进行探测；中空电机的控制装置设置于第一保护盒体内。
[0005]其中，探测机构包括光纤探头、第一透镜、第二透镜及光楔；其中，所述光纤探头用于固定从中空电机的中空通道伸出的探测光纤，所述第一透镜、第二透镜和光楔依序设置于所述探测光纤的光路上，所述第二保护盒体的侧壁上设置一保护性玻璃透镜，以使探测光纤的激光光线从第二保护盒体中射出。
[0006]其中，信息处理机构包括依序连接的混频器、探测器、放大器、AD采样器及信号处理显示器；其中，混频器连接光环形器的不同端口，分别接收激光光源产生的初始激光及经探测机构回传的激光信号进行混频，输出的光信号经过探测器进行光电转换，转换为电信号，通过放大器、AD采样器及信号处理显示器对差频电信号的放大、滤波、AD采样及信号处理，完成光束方向上的风速测量。
[0007]其中，光楔通过另一电机控制旋转，以使激光测风雷达采用光楔旋转扫描光束测量；电机固定于第二保护盒体内。
[0008]其中，通过调节光纤探头和第一透镜之间的相对距离，实现风力测量的自动变焦。
[0009]其中，通过中空电机控制，使探测光纤在平分圆周的8个角度分别进行探测。
[0010]区别于现有技术，本专利技术的分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达，把光纤探头及光楔扫描作为一体设计为探测机构，探测机构与360度旋转的中空电机一起安装于风机上方用于不同方位测风；把控制、采集、信号处理、激光光源、探测器等设计为一体称为采集处理部分，安装于风机内部。内外部设备通过光纤连接采集光信号。通过本专利技术，能够实现风机周边不同距离区域内的大气风场测量，为风机偏航控制、降低风机载荷、辅助风机主控及效率曲线测试等功能提供精确的数据支持，从而有效提升风电机组的效率。
附图说明
[0011]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0012]图1是本专利技术提供的一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达的结构示意图。
[0013]图2是本专利技术提供的一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达的信号处理机构的结构示意图。
[0014]图3是本专利技术提供的一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达光楔旋转扫描光束测量的示意图。
[0015]图4是本专利技术提供的一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达的扫描设置示意图。
[0016]图5是本专利技术提供的一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达的光楔的角度设置示意图。
[0017]图6是本专利技术提供的一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达的激光测风雷达几何解算关系示意图。
具体实施方式
[0018]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0019]参阅图1，本专利技术提供了一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达，包括：激光光源1、光环形器2、光接收机3、探测机构4及信息处理机构5；其中，激光光源1、光环形器2、光接收机3及信息处理机构5固定集成于第一保护盒体6内，探测机构4固定设置于第二保护盒体7内；第一保护盒体6及第二保护盒体7通过一中空电机8连接；中空电机8的定子与第一保护盒体6固定连接，中空电机的转子与第二保护盒体7连接，通过控制中空电机的转子转动，以使第二保护盒体7中的探测机构4实现360度多方位测量；光环形器2的探测光纤21通过中空电机8的中空通道，从第一保护盒体6伸入至第二保护盒体7内，发出激光并进行探测；中空电机8的控制装置84设置于第一保护盒体6内。
[0020]其中，探测机构4包括光纤探头41、第一透镜42、第二透镜44及光楔43；其中，光纤探头41用于固定从中空电机8的中空通道伸出的探测光纤，第一透镜42、第二透镜44和光楔43依序设置于所述探测光纤的光路上，第二保护盒体7的侧壁上设置一保护性玻璃透镜，以使探测光纤41的激光光线从第二保护盒体7中射出。
[0021]其中，信息处理机构5包括依序连接的混频器51、探测器52、放大器53、AD采样器54及信号处理显示器55；其中，混频器51连接光环形器2的不同端口，分别接收激光光源1产生
的初始激光及经探测机构4回传的激光信号进行混频，输出的光信号经过探测器52进行光电转换，转换为电信号，通过放大器53、AD采样器54及信号处理显示器55对差频电信号的放大、滤波、AD采样及信号处理，完成光束方向上的风速测量。
[0022]其中，光楔43通过另一电机控制旋转，以使激光测风雷达采用光楔43旋转扫描光束测量；电机固定于第二保护盒体7内。
[0023]其中，通过调节光纤探头41和第一透镜42之间的相对距离，实现风力测量的自动变焦。
[0024]其中，通过中空电机8控制，使探测光纤21在平分圆周的8个角度分别进行探测。
[0025]由于相干探测体制的激光雷达具有体积小、重量轻、功耗低、精度高的特性，使得相干激光测风雷达具有广阔的应用市场，如风能选址、机场风切变监测、气象预报等领域。
[0026]按照工作方式的不同，相干激光测风雷达分为连续波式测风雷达和脉冲式测风雷达。
[0027]脉冲式相干激光测风雷达通过向大气中发射脉冲激光，由接收天线接收大气的散射信号，并利用光速传输时间与距离的一一对应关系，确定距离；通过对不同距离上散射回波光束的多普勒效应信号的处理、提取和解算，实现大气风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达，包括：激光光源、光环形器、光接收机、探测机构及信息处理机构；其中，激光光源、光环形器、光接收机及信息处理机构固定集成于第一保护盒体内，所述探测机构固定设置于第二保护盒体内；其特征在于，所述第一保护盒体及第二保护盒体通过一中空电机连接；所述中空电机的定子与所述第一保护盒体固定连接，所述中空电机的转子与所述第二保护盒体连接，通过控制所述中空电机的转子转动，以使所述第二保护盒体中的探测机构实现360度多方位测量；所述光环形器的探测光纤通过所述中空电机的中空通道，从第一保护盒体伸入至第二保护盒体内，发出激光并进行探测；所述中空电机的控制装置设置于所述第一保护盒体内。2.根据权利要求1所述的分体式自动变焦360度旋转光楔扫描激光测风雷达，其特征在于，所述探测机构包括光纤探头、第一透镜、第二透镜及光楔；其中，所述光纤探头用于固定从中空电机的中空通道伸出的探测光纤，所述第一透镜、第二透镜和光楔依序设置于所述探测光纤的光路上，所述第二保护盒体的侧壁上设置一保护性玻璃透镜，以使探测光纤的激光光线从第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟恩隆，王灵梅，姬继文，闫卓民，王强，贾成真，刘玉山，郭东杰，尹少平，程江涛，
申请(专利权)人：山西健科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：