本发明专利技术公开了一种可实现3D扫描的生物气溶胶激光预警与检测装置，涉及气溶胶检测技术领域，包括激光发射系统、望远镜接收系统、3D扫描伺服系统以及数据处理系统；其中激光发射系统用于向空气中发射高能量脉冲激光束；所述望远镜接收系统用于接收空气中气溶胶粒子散射回来的米散射信号、荧光信号，并将光信号转换成电信号传输给数据处理系统；所述数据处理系统用于接收来自望远镜接收系统的电信号并经过算法演算，控制3D扫描伺服系统实现整体装置的俯仰、方位两个维度运动，扫描探测以3D扫描伺服系统为原点、以激光探测距离为半径的空间区域；从而能够计算鉴别生物气溶胶的种类以及时空分布特征信息，提前发布报警信息。提前发布报警信息。提前发布报警信息。
【技术实现步骤摘要】
一种可实现3D扫描的生物气溶胶激光预警与检测装置
[0001]本专利技术涉及气溶胶检测
，具体是一种可实现3D扫描的生物气溶胶激光预警与检测装置。
技术介绍
[0002]生物气溶胶包括细菌、病毒以及致敏花粉、霉菌孢子、蕨类孢子和寄生虫卵等具有传染性、致病性等，其对环境污染及公共卫生安全有重要影响。生物气溶胶因自身物理性质，可在大气中漂浮数年之久，与人体接触后，便会人体健康造成较大影响。
[0003]现有生物气溶胶的检测技术采用离线采样检测方法基本上分为两种，一种是通过采样装置采样空气样品后，通过免疫学、分子生物学方法进行培养和检测；此方法检测周期长，不能实时在线监测。另一种是通过采样装置采样空气样品后并输送到检测装置，在检测装置内激光光束照射气溶胶粒子完成检测工作；此方法检测周期短、能够实时在线监测，但取样范围小，受风速影响大，不能远程预警、检测，无法提供生物气溶胶时空分布特征。基于以上不足，我们提出一种可实现3D扫描的生物气溶胶激光预警与检测装置。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种可实现3D扫描的生物气溶胶激光预警与检测装置，安装在重要场所区域的顶部，能够远程实时在线监测空气中的生物气溶胶浓度，鉴别生物气溶胶的种类，提供生物气溶胶时空分布特征信息，提前发布报警信息。
[0005]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的实施例提出一种可实现3D扫描的生物气溶胶激光预警与检测装置，包括激光发射系统、望远镜接收系统、3D扫描伺服系统以及数据处理系统；其中激光发射系统用于向空气中发射高能量脉冲激光束；所述望远镜接收系统用于接收空气中气溶胶粒子散射回来的米散射信号、荧光信号，并将光信号转换成电信号传输给数据处理系统；所述数据处理系统用于接收来自望远镜接收系统的电信号并经过算法演算，控制3D扫描伺服系统进行全空间3D扫描，从而计算鉴别出生物气溶胶的种类、时空分布特征并提供预警信息，通过有线上传到上位机进行可视化显示和存储；其中，所述3D扫描伺服系统包括方位驱动装置和俯仰驱动装置；所述俯仰驱动装置安装在方位驱动装置上，根据激光发射系统的激光发射频率和数据处理系统的信号采样频率，方位驱动装置和俯仰驱动装置相互配合，实现整体装置的俯仰、方位两个维度运动，实现以3D扫描伺服系统为原点、以激光探测距离为半径的空间区域的扫描探测。
[0006]进一步地，所述激光发射系统包括激光器、扩束准直器以及高带宽反射镜；所述激光器用于发射出355nm频率的高功率脉冲激光；所述扩束准直器用于接收激光光束并完成增大光斑尺寸和减小光束发散角；所述高带宽反射镜共有两个，用于改变激光光束路径，实
现激光光束与望远镜接收系统同轴。
[0007]进一步地，所述望远镜接收系统包括望远镜、可调光阑、分光装置以及光电倍增管；所述望远镜用于接收空气中气溶胶粒子散射回来的光信号并聚焦；所述可调光阑用于调节距离望远镜的轴向距离，从而调节视场角；所述分光装置用于将入射光信号经过准直、分光、滤光、聚光后形成两束不同频率的光信号；所述光电倍增管分别安装于分光装置的两个末端，将光信号转换成电信号。
[0008]进一步地，方位驱动装置用于实现装置方位转动，并提供方位转动转速、方位位置信息至数据处理系统；俯仰驱动装置用于实现装置俯仰转动，并提供俯仰转动转速、俯仰位置信息至数据处理系统。
[0009]进一步地，所述数据处理系统包括采集卡、工控机和通讯模块；所述采集卡接收来自光电倍增管的光电模拟信号并将光电模拟信号转换成数字信号，另外采集卡还接收来自激光器的激光发射触发信号；所述工控机用于接收采集卡的数字信号进行算法演算，并控制3D扫描伺服系统进行空间3D扫描，从而计算鉴别出生物气溶胶的种类、时空分布特征并提供预警信息，通过有线上传到上位机进行可视化显示和存储；所述通讯模块对工控机的所有数据进行无线传输。
[0010]进一步地，所述激光发射系统、望远镜接收系统和数据处理系统统一安装在一个安装板上，激光发射系统与望远镜接收系统同面安装，数据处理系统在安装板的另一面；三者共同组成收发组件并装入一个防护外壳中形成雷达主机，所述雷达主机安装在所述3D扫描伺服系统的俯仰驱动装置上。
[0011]进一步地，所述方位驱动装置为圆柱式结构，采用直驱电机作为动力输入；所述俯仰驱动装置为U型结构，U型结构底部与所述方位驱动装置相连接，上伸两支臂并有动力轴作为支撑用来安装雷达主机，也采用直驱电机作为动力输入。
[0012]进一步地，所述雷达主机采用快装结构与所述俯仰驱动装置快速安装，雷达主机两侧有相互对称的卡槽，俯仰驱动装置的动力轴上有与卡槽相对应的凸台，两者搭装完毕后使用螺钉进行紧固。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术中激光发射系统用于向空气中发射高能量脉冲激光束；所述望远镜接收系统用于接收空气中气溶胶粒子散射回来的米散射信号、荧光信号，并将光信号转换成电信号传输给数据处理系统；所述数据处理系统用于接收来自望远镜接收系统的电信号并经过算法演算，控制3D扫描伺服系统进行全空间3D扫描，其中3D扫描伺服系统的俯仰驱动装置可实现90
°‑
45
°
俯仰扫描角，方位驱动装置可实现0
°‑
360
°
方位扫描角，这样便形成以3D扫描伺服系统为原点、以激光探测距离为半径的空间扫描区域；同时3D扫描伺服系统的控制信号来自工控机，并把俯仰和方位两个维度的转速、位置等信息上传到工控机，汇总任一位置的扫描信息，形成全扫描区域内的生物气溶胶时空分布特征信息；可远程实时在线监测空气中的生物气溶胶浓度，鉴别生物气溶胶的种类，提供生物气溶胶时空分布特征信息，提前发布报警信息。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。
[0015]图1为本专利技术一种可实现3D扫描的生物气溶胶激光预警与检测装置的系统框图。
[0016]图2为本专利技术中激光发射系统和望远镜接收系统的连接示意图。
[0017]图3为本专利技术中数据处理系统的结构示意图。
[0018]图4为本专利技术中3D扫描伺服系统和雷达主机的连接示意图。
[0019]图中：1、激光发射系统；2、望远镜接收系统；3、3D扫描伺服系统；4、数据处理系统；5、激光器；6、扩束准直器；7、高带宽反射镜；8、望远镜；9、可调光阑；10、分光装置；11、光电倍增管；12、方位驱动装置；13、俯仰驱动装置；14、采集卡；15、工控机；16、通讯模块；17、安装板；18、防护外壳；19、雷达主机；20、直驱电机；21、动力轴；22、卡槽；23、凸台。
具体实施方式
[0020]下面将结本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可实现3D扫描的生物气溶胶激光预警与检测装置，其特征在于，包括激光发射系统、望远镜接收系统、3D扫描伺服系统以及数据处理系统；其中激光发射系统用于向空气中发射高能量脉冲激光束；所述望远镜接收系统用于接收空气中气溶胶粒子散射回来的米散射信号、荧光信号，并将光信号转换成电信号传输给数据处理系统；所述数据处理系统用于接收来自望远镜接收系统的电信号并经过算法演算，控制3D扫描伺服系统进行全空间3D扫描，从而计算鉴别出生物气溶胶的种类、时空分布特征并提供预警信息，通过有线上传到上位机进行可视化显示和存储；所述数据处理系统包括采集卡、工控机和通讯模块；所述采集卡接收来自光电倍增管的光电模拟信号并将光电模拟信号转换成数字信号，另外采集卡还接收来自激光器的激光发射触发信号；所述工控机用于接收采集卡的数字信号进行算法演算，并控制3D扫描伺服系统进行空间3D扫描，从而计算鉴别出生物气溶胶的种类、时空分布特征并提供预警信息，通过有线上传到上位机进行可视化显示和存储；所述通讯模块对工控机的所有数据进行无线传输；其中，所述3D扫描伺服系统包括方位驱动装置和俯仰驱动装置；所述俯仰驱动装置安装在方位驱动装置上，根据激光发射系统的激光发射频率和数据处理系统的信号采样频率，方位驱动装置和俯仰驱动装置相互配合，实现整体装置的俯仰、方位两个维度运动，实现以3D扫描伺服系统为原点、以激光探测距离为半径的空间区域的扫描探测；所述激光发射系统、望远镜接收系统和数据处理系统统一安装在一个安装板上，激光发射系统与望远镜接收系统同面安装，数据处理系统在安装板的另一面；三者共同组成收发组件并装入一个防护外壳中形成雷达主机，所述雷达主机安装在俯仰驱动装置上；所述雷达主机采用快装结...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈贝，汪思保，王一，曹开法，
申请(专利权)人：安徽科创中光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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