一种用于云层测量的激光收发装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于云层测量的激光收发装置，包括纵向平行并列设置的激光发射光路与激光回波接收光路；激光发射光路包括由后之前依次设置的激光发射器、发射干涉滤光片以及发射透镜；激光回波接收光路包括由后之前依次设置的激光接收器、接收干涉滤光片以及接收透镜；发射透镜和接收透镜的纵向位置齐平，接收透镜的直径以及焦距均大于发射透镜。本实用新型专利技术可作为现役气象观测业务体系的重要补充，为专业人员预报保障、科研研究等提供更及时准确的气象观测数据；便于携带，且测量精准。且测量精准。且测量精准。

A laser transceiver for cloud measurement

【技术实现步骤摘要】
一种用于云层测量的激光收发装置


[0001]本技术涉及气象观测
，尤其涉及一种用于云层测量的激光收发装置。

技术介绍

[0002]现有的气象观测装备主要固定式占多数，虽然在实际保障中发挥了重要作用，但受多种因素影响，其保障效果与“保障有力”需求相比还有一定差距，突出表现在：缺乏整体设计，资源配置优化不够；单装单用，集成性差；小型化程度不高，储运集约性低等。因此，急需加强小型化、集成化设计，研制易携行的地面气象观探测设备，为快速形成气象保障能力提供支撑。
[0003]为了研制易携行的地面气象观探测设备，采用有效的小体积的激光收发装置是缩小激光测量设备的重点。

技术实现思路

[0004]本技术提供了一种用于云层测量的激光收发装置，用以解决现有的激光气象测量设备小型化困难的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为：
[0006]一种用于云层测量的激光收发装置，包括纵向平行并列设置的激光发射光路与激光回波接收光路；激光发射光路包括由后之前依次设置的激光发射器、发射干涉滤光片以及发射透镜；激光回波接收光路包括由后之前依次设置的激光接收器、接收干涉滤光片以及接收透镜；发射透镜和接收透镜的纵向位置齐平，接收透镜的直径以及焦距均大于发射透镜。
[0007]作为本技术的方法的进一步改进：
[0008]发射干涉滤光片的纵向位置在接收干涉滤光片的纵向位置之前。
[0009]发射透镜和接收透镜均为凸透镜，激光发射器和激光接收器均设置与对应的凸透镜的焦点位置；从而使得发射透镜将激光发射器发射的激光进行准直后射出，接收透镜接收大气后向散射的激光回波并汇聚至激光接收器。
[0010]激光发射光路与激光回波接收光路设置为纵向并列双筒结构，并列双筒结构的纵向中线上还设置有瞄准组件。
[0011]激光收发装置还包括信号处理板，信号处理板分别与激光发射光路与激光回波接收光路连接；信号处理板包括时序控制电路以及信号处理中心；激光发射器包括激光发射板，激光发射板上设置有控制电路、驱动电路、第一温度采集单元、电流采集电路以及激光二极管；
[0012]控制电路接收来自时序控制电路的同步时序，以通过同步时序经驱动电路控制激光二极管的导通及截止；
[0013]控制电路通过第一温度采集单元采集激光二极管的环境温度，转发至信号处理中
心，电流采集电路采集激光二极管的工作电流转换成数字信号传输至信号处理中心，信号处理中心根据激光二极管的环境温度经驱动电路调整激光二极管的偏置电压。
[0014]激光接收器包括光电二极管、信号转换电路、滤波电路、差分电路以及第二温度采集单元；光电二极管经信号转换电路将接收到的光信号依次转换成电流信号和电压信号，经过滤波电路进行前置滤波以及差分电路进行差分放大后，转换成数字信号传输至信号处理中心，信号处理中心根据激光二极管的工作电流，以及来自光电二极管的电流信号和电压信号的值判断是否有云以及云底高度；
[0015]第二温度采集单元采集光电二极管的环境温度，并转换成数字信号后传输至信号处理中心，信号处理中心据光电二极管的环境温度自动调整光电二极管的偏置电压。
[0016]发射透镜外侧设置有发射窗口，接收透镜外侧设置有接收窗口，发射窗口和接收窗口均设置有用于检测窗口是否被冰雪覆盖的窗口检测电路以及用于加热融化窗口的冰雪的加热器，窗口检测电路包括与光电二极管相连的峰值检波器以及单片机，峰值检波器通过从光电二极管接收到的测试回波信号进行峰值检波后转换成数字信号输入单片机，单片机根据数字信号的值判断发射窗口或接收窗口的是否被冰雪覆盖以及污染程度，并控制是否开启加热器以融化窗口的冰雪。
[0017]发射窗口和接收窗口处还设置有用于将热量导出的散热器以及用于使热量均匀分布的风扇。
[0018]本技术具有以下有益效果：
[0019]1、本技术的用于云层测量的激光收发装置，纵向平行并列设置的激光发射光路与激光回波接收光路，通过接收透镜的的直径以及焦距均大于所述发射透镜，可以通过以激光器为光源向大气发射激光脉冲，接收大气的后向散射信号，通过分析发射激光的径向多普勒频移来反演风速，另外通过分析后向散射信号的强度，可以反演云底高度。便于携带，且测量精准。本系统可根据任务要求实施观测，不受时间、地点限制，布设方便，操作简单，可作为现役气象观测业务体系的重要补充，为专业人员预报保障、科研研究等提供更及时准确的气象观测数据。
[0020]2、在优选方案中，本技术用于云层测量的激光收发装置，与车载和固定式气象观测系统相比，携行、装载方便，灵活性更强，采用模块化、小型化技术，易携行，可实现野外环境下气象要素的观测，及时掌握任务区域气象情况、科学制定行动计划提供支持。
[0021]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0022]构成本申请的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0023]图1是本技术优选实施例的用于云层测量的激光收发装置的结构原理示意图；
[0024]图2是本技术优选实施例的平行轴激光雷达系统重叠因子计算示意图；
[0025]图3是本技术优选实施例的用于云层测量的激光收发装置的电路原理框图；
[0026]图4是本技术优选实施例的信号处理板的电路原理框图；
[0027]图5是本技术优选实施例的激光发射板的电路原理框图；
[0028]图6是本技术优选实施例的激光接收板的电路原理框图；
[0029]图7是本技术优选实施例的窗口检测电路框图。
[0030]图中各标号表示：
[0031]1、激光发射器；2、发射干涉滤光片；3、发射透镜；4、发射窗口玻璃；5、激光接收器；6、接收干涉滤光片；7、接收透镜；8、接收窗口玻璃。
具体实施方式
[0032]以下结合附图对本技术的实施例进行详细说明，但是本技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0033]图1是本实施例中所称的用于云层测量的激光收发装置，包括纵向平行并列设置的激光发射光路与激光回波接收光路；激光发射光路包括由后之前依次设置的激光发射器1、发射干涉滤光片2以及发射透镜3；激光回波接收光路包括由后之前依次设置的激光接收器5、接收干涉滤光片6以及接收透镜7；发射透镜3和接收透镜7的纵向位置齐平，接收透镜7的直径以及焦距均大于发射透镜3。发射干涉滤光片2的纵向位置在接收干涉滤光片6的纵向位置之前。
[0034]实施时，发射透镜3和接收透镜7均为凸透镜，激光发射器1和激光接收器5均设置与对应的凸透镜的焦点位置；从而使得发射透镜3将激光发射器1发射的激光进行准直后射出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于云层测量的激光收发装置，其特征在于，包括纵向平行并列设置的激光发射光路与激光回波接收光路；所述激光发射光路包括由后之前依次设置的激光发射器(1)、发射干涉滤光片(2)以及发射透镜(3)；所述激光回波接收光路包括由后之前依次设置的激光接收器(5)、接收干涉滤光片(6)以及接收透镜(7)；所述发射透镜(3)和所述接收透镜(7)的纵向位置齐平，所述接收透镜(7)的直径以及焦距均大于所述发射透镜(3)。2.根据权利要求1所述的用于云层测量的激光收发装置，其特征在于，所述发射干涉滤光片(2)的纵向位置在所述接收干涉滤光片(6)的纵向位置之前。3.根据权利要求2所述的用于云层测量的激光收发装置，其特征在于，所述发射透镜(3)和所述接收透镜(7)均为凸透镜，所述激光发射器(1)和所述激光接收器(5)均设置与对应的凸透镜的焦点位置；从而使得所述发射透镜(3)将所述激光发射器(1)发射的激光进行准直后射出，所述接收透镜(7)接收大气后向散射的激光回波并汇聚至所述激光接收器(5)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于云层测量的激光收发装置，其特征在于，所述激光发射光路与激光回波接收光路设置为纵向并列双筒结构，所述并列双筒结构的纵向中线上还设置有瞄准组件。5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于云层测量的激光收发装置，其特征在于，所述激光收发装置还包括信号处理板，所述信号处理板分别与激光发射光路与激光回波接收光路连接；所述信号处理板包括时序控制电路以及信号处理中心；所述激光发射器(1)包括激光发射板，所述激光发射板上设置有控制电路、驱动电路、第一温度采集单元、电流采集电路以及激光二极管；所述控制电路接收来自时序控制电路的同步时序，以通过所述同步时序经所述驱动电路控制所述激光二极管的导通及截止；所述控制电路通过第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫欣鹏，严辉，
申请(专利权)人：中科星图维天信北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：