一种测风激光雷达制造技术

本发明专利技术提供一种测风激光雷达，其特征在于，包括：发射部分，用于产生连续调制波；收发系统，用于向目标发射光源并接收目标的回波信号；探测处理部分，用于根据接收到的回波信号和发射的连续调制光，得到风场信息。通过如此设计，可以使得测风雷达实现简单，并且可以有效降低测风雷达的成本。效降低测风雷达的成本。效降低测风雷达的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种测风激光雷达


[0001]本专利技术涉及测风雷达
，具体而言，涉及一种测风激光雷达。

技术介绍

[0002]目前测风雷达的基本工作方式，是以发射脉冲波和接收从目标返回的脉冲波的方式来跟踪上升且随风飘移的气球，借以测量气球在空间中的运动轨迹来确定各高度上自由大气的风向和水平风速。
[0003]在气球下悬挂一个能有效反射无线电波的物体即反射靶，根据雷达接收到回波信号的时间来确定气球的距离，以这种方式工作的称为一次雷达。当气球下悬挂的是应答器，在其接到雷达射来的无线电脉冲后，随即发射出一应答脉冲，雷达根据接收到应答脉冲的时间来确定气球的距离，以这种方式工作的称为二次雷达。
[0004]测风雷达能自动跟踪探空气球。测量以大气高度为函数的风速、风向，并接收处理探空仪探测的温度、湿度、气压等气象要素信息。
[0005]半导体激光测风雷达是新型的大气遥感设备，也是唯一能实现三维大气风场遥感观测的有效工具，其工作原理是利用激光收发系统对空气中的粒子散射回波信息进行采集，再通过分析计算这些测量数据，直接得到高分辨率、高精度的实时三维风场数据。解决了严重影响航空安全的航空领域低空风切变检测难题，可以被广泛应用在气象、环保、国防、机场等领域。
[0006]相干测风激光测风雷达是基于外差探测技术，利用经大气中随风运动的气溶胶散射的信号光与本征光进行外差相干，通过探测解调多普勒频移反演风场信息。
[0007]多普勒激光测风雷达是方兴未艾的一种全新的大气风场探测手段。但是激光测风雷达直接测量的是视线方向上的激光反射光的频移(视线风速)。在这个基础上，激光雷达还必须能够获得多方位的风速数据才能够反演出风场。这就需要相应的光学扫描系统，它在保证发射、接收视场重叠的前提下，控制激光束投射到指定的方向，使激光雷达获得不同视线角度的风速数据。
[0008]商业的风力发电装置，主要包括风车塔，转动装置，电控系统以及风车扇叶。其中电控系统根据当地的风场信息调整转动装置，使得风车扇叶的方向朝着高效发电效率的方向调整，从而获得更高的风能利用率和发电效率。因此，在风力发电厂区，高精度的实时风场信息为风力发电装置的发电效率提供保证，对于提高发电效率是必要的。因此需要提供一种光路和算法实现简单，能提供实时风场信息的测风雷达系统。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种测风激光雷达已解决现有测风雷达中实现复杂，成本高的一系列问题。
[0010]为实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：
[0011]本专利技术实施例提供了一种测风激光雷达，其特征在于，包括：
[0012]发射部分，用于产生连续调制波；收发系统，用于向目标发射光源并接收目标的回波信号；探测处理部分，用于根据接收到的回波信号和发射的连续调制光，得到风场信息。
[0013]可选的，所述的风场信息包括风速，风向，及距离信息。
[0014]可选的，所述发射部分包括光源系统和分束器。
[0015]可选的，所述的收发系统包括环形器和收发望远镜。
[0016]可选的，所述的探测处理部分包括耦合器、平衡探测器及处理单元。
[0017]可选的，所述的距离信息可以预先设置。
[0018]可选的，所述的距离信息可以测量得到。
[0019]可选的，所述的光源系统可产生满足测距功率要求的光源。
[0020]可选的，所述的连续调制波为锯齿调制波调制。
[0021]可选的，所述的连续调制波为三角调制波调制。
[0022]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种测风激光雷达，其特征在于，包括：发射部分，用于产生连续调制波；收发系统，用于向目标发射光源并接收目标的回波信号；探测处理部分，用于根据接收到的回波信号和发射的连续调制光，得到风场信息。实现简单，并可以降低成本。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]图1为现有技术公开的一种脉冲波测风方案示意图；
[0025]图2为现有技术公开的一种连续波测风方案示意图；
[0026]图3为本申请实施例提供的一种连续调制波测风雷达的示意图；
[0027]图4为现有技术提供的一种测量距离的方法示意图；
[0028]图5
‑
图7为发射波长λ＝1550nm，调频带宽B＝2GHz，f
M
＝200kHz，探测20m处不同风速的结果。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0030]图1为现有技术公开的一种脉冲波测风方案示意图，包含了发射部分10，收发系统20，以及探测部分30；其中发射部分10包括激光器(laser)101、分束器(BS)102、声光调制器(AOM)103、掺铒光纤放大器(EDFA)105、透镜(lens1)106；收发系统20包括透镜(lens1)202、扩束镜203(Beam Expander)、接收望远镜(Telescope)204、以及透镜205(Lens3)；探测部分30包括模数转换器(A/D)301、数据处理(DSP)302、计算单元(computer)303以及耦合器304。激光器101产生的连续波经过分束器102后，一部分通过透镜106作为本振光输入耦合器304用于拍频；另一部分经过AOM移频斩波后成为脉冲波104，脉冲波104经过EDFA 105功率放大
后形成脉冲波201，EDFA可以将脉冲波的功率放大到几十瓦或者几百瓦。在本实施例中AOM的作用主要是为了移频和斩波，其他能实现移频和斩波作用的器件也可以在这里使用，本实施例不做限制。EDFA的主要作用是功率放大，其他能实现功率放大的器件也可以在这里使用，本实施例不做限制。脉冲波201经过透镜202后通过扩束镜203扩束发散到大气中。发射激光与大气中气溶胶粒子产生后向散射由接收望远镜204接收后通过透镜205后与本振光在耦合器304处拍频，经过光电探测器转换成电信号，由模数转换器301转换为数字信号，通过数据处理单元302计算出多普勒频移。计算单元303根据激光脉冲的飞行时间，可以计算出在不同距离分辨单元处的风速。
[0031]惯性系S(大气)相对于惯性系D(雷达)速度为V，从D中以θ角度对S中的静止粒子发射一束频率为f0，波长为λ的激光，则在惯性系S中，该激光频率为：
[0032][0033]同样，该激光在惯性系S中，与粒子作用产生后向散射信号，在惯性系D中，该后向散射信号的频率为：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测风激光雷达，其特征在于，包括：发射部分，用于产生连续调制波；收发系统，用于向目标发射光源并接收目标的回波信号；探测处理部分，用于根据接收到的回波信号和发射的连续调制光，得到风场信息。2.根据权利要求1所述的测风激光雷达，其特征在于，所述的风场信息包括风速，风向，及距离信息。3.根据权利要求1所述的测风激光雷达，其特征在于，所述发射部分包括光源系统和分束器。4.根据权利要求1所述的测风激光雷达，其特征在于，所述的收发系统包括环形器和收发望远镜。5.根据权利要求1所述的测风激光雷达，其特征在于，所述的探测处...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷述宇，
申请(专利权)人：宁波飞芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：