一种大气探测激光雷达系统技术方案

本实用新型专利技术属于激光雷达的技术领域，尤其涉及一种大气探测激光雷达系统，系统包括信号处理单元和与其对应端口连接的激光发射单元、激光接收单元、激光调试单元；所述激光接收单元用于接收激光发射单元发射到大气中的光束；所述激光发射单元包括按光路依次设置的激光光源、分色片、全返镜；所述激光调试单元包括依光路设置的指示光源、第二反射镜，还包括设置在全返镜后的小孔光阑组件，所述第二反射镜反射的光束经过分色片后入射到全返镜上，然后反射经过小孔光阑组件；所述信号处理单元与激光调试单元中的指示光源的受控端连接。本实用新型专利技术提供了能够辅助外场运维人员快速调整大气探测激光雷达光路，实现激光雷达探测性能优化的方案。的方案。的方案。

【技术实现步骤摘要】
一种大气探测激光雷达系统


[0001]本技术属于激光雷达的
，尤其涉及一种大气探测激光雷达系统。

技术介绍

[0002]激光自问世以来已经被广泛地应用于各个领域，1963年，美国的研究者成功的研制出用于大气平流层探测的激光雷达，3年以后，我国也研制出了红宝石激光雷达，并且从1970年开始，利用激光雷达技术卓有成效的开展了大气各种参数的探测，如大气中的分子、烟雾浓度、温度、风速、风向及大气中的水汽含量等，以达到对大气环境进行监测及对暴风雨、沙尘暴等灾害天气预报的目的。
[0003]近年来，由于激光雷达技术的发展以及人们对大气环境的日益关注，越来越多的激光雷达设备投入到大气环境的监测中来。目前用于大气气溶胶、云探测的激光雷达主要使用355nm、532nm、1064nm波长的激光光源，用于臭氧、水汽探测的激光雷达多使用紫外波段的激光光源，用于风速、风向探测以及温室气体探测的激光雷达多使用近红外、中红外波段的激光光源，除了目前较成熟的使用532nm波长的气溶胶、云探测激光雷达外，其他多使用人眼不可见的激光光源。
[0004]激光雷达在运输或者长期工作后由于震动、温度变化等原因其发射光轴与接收光轴偏离设计位置，导致无法准确探测大气信号，维护人员由于无法看到发射的激光束，只能盲目的调整发射单元的第一反射镜，这种方式下需要耗费很长的时间，效率低下，而一旦发射激光的偏离角度较大，可能无法调整回原有状态，限制了激光雷达的业务使用。同时，由于这类激光雷达使用的激光光源能量都比较大，激光雷达在维护以及运行过程中，由于无法通过人眼判断激光器是否出光，极易造成对工作人员的身体伤害特别是人眼。

技术实现思路

[0005]为了可以指示人眼不可见激光的位置、出光状态，以减少激光雷达对人体特别是人眼的伤害，提高维护人员调光效率，提高激光雷达设备的业务化应用能力。本技术提出了一种大气探测激光雷达系统，具体技术方案如下：
[0006]一种大气探测激光雷达系统，包括信号处理单元和与其对应端口连接的激光发射单元、激光接收单元、激光调试单元；
[0007]所述激光接收单元用于接收激光发射单元发射到大气中的光束；
[0008]所述激光发射单元包括按光路依次设置的激光光源、分色片、全返镜；
[0009]所述激光调试单元包括依光路设置的指示光源、第二反射镜，还包括设置在全返镜后的小孔光阑组件，所述第二反射镜反射的光束经过分色片后入射到全返镜上，然后反射经过小孔光阑组件；所述信号处理单元与激光调试单元中的指示光源的受控端连接。
[0010]具体地说，所述小孔光阑组件包括若干个依次阵列设置的小孔光阑，且形成光阑工装。
[0011]具体地说，所述小孔光阑包括依次设置的第三小孔光阑和第四小孔光阑。
[0012]具体地说，所述激光调试单元还包括功率计，所述功率计用于检测小孔光阑组件前后和小孔光阑组件中相邻小孔光阑之间的激光功率。
[0013]具体地说，所述激光接收单元包括按光路依次设置的接收望远镜、第一小孔光阑、调光组件、探测器，所述探测器的信号端与信号处理单元对应端口连接。
[0014]具体地说，所述调光组件包括依光路依次设置的准直镜、第一反射镜、滤光片、会聚透镜。
[0015]具体地说，包括采集器和工控机，所述采集器采集探测器信号并发送到工控机中，所述工控机与激光发射单元的激光光源连接。
[0016]本技术的优点在于：
[0017](1)本技术提供了能够辅助外场运维人员快速调整大气探测激光雷达光路，实现激光雷达探测性能优化的方案。
[0018](2)小孔光阑组件作为光阑工装，可以不需要安装在设备上，只是作为一个协助部件来调整设备，从而降低设备的成本。
[0019](3)本方法通过使用可见光，运用激光光轴和指示光光轴重合，从而便于工作人员更好更快地调整激光光轴。
附图说明
[0020]图1为系统结构图。
[0021]图2为激光调试单元部分的结构图。
[0022]图3为方法的流程图。
[0023]图中：
[0024]1、接收望远镜；2、第一小孔光阑；3、准直镜；4、第一反射镜；5、滤光片；6、会聚透镜；7、探测器；8、采集器；9、工控机；10、激光光源；11、指示光源；12、全返镜；13、分色片；14、第二反射镜；15、指示光光轴；16、激光光轴；17、第三小孔光阑；18、第四小孔光阑。
具体实施方式
[0025]如图1
‑
2所示，一种大气探测激光雷达系统，包括激光发射单元、激光接收单元、信号处理单元、激光调试单元；
[0026]所述激光发射单元包括按光路依次设置的激光光源10、分色片13、全返镜12，所述激光光源10是否发射激光的受控端与信号处理单元对应端口连接。
[0027]所述激光接收单元包括按光路依次设置的接收望远镜1、第一小孔光阑2、准直镜3、第一反射镜4、滤光片5、会聚透镜6、探测器7，所述探测器7的信号端与信号处理单元对应端口连接。
[0028]所述信号处理单元包括采集器8和工控机9，所述采集器8采集探测器7信号并发送到工控机9中，所述工控机9与激光发射单元的激光光源10连接。
[0029]所述激光调试单元包括依光路设置的指示光源11、第二反射镜14，还包括设置在全返镜12后的小孔光阑组件，所述第二反射镜14反射的光束经过分色片13后入射到全返镜12上，然后反射经过小孔光阑组件，所述小孔光阑组件包括依次设置的多个小孔光阑，在该方案中包括第三小孔光阑17和第四小孔光阑18，第三小孔光阑17和第四小孔光阑18的大小
和激光光束大小一致。所述小孔光阑组件为光阑工装，所述激光调试单元包括功率计，所述功率计用于检测小孔光阑组件前后和小孔光阑组件中相邻小孔光阑之间的激光功率。
[0030]如图3所示，基于上述大气探测激光雷达系统的调试方法，包括以下步骤：
[0031]S0、出厂前设置；打开系统，激光器发射激光光束，将小孔光阑组件放置于设定位置，在小孔光阑组件的前端、后端、相邻两个小孔光阑之间均用激光功率计检测相应位置处的激光功率，调节全返镜12的位置和角度，使所有位置处的激光功率之差在设定范围内；关闭激光器，打开指示光源11，调整第二反射镜14的角度和或位置，使得可见光通过小孔光阑组件，然后将第二反射镜14固定；
[0032]S1、设备受到外部环境影响时，首先判断是否需要维护，当需要维护时，打开指示光源11，人眼观察指示光，粗调全返镜12的角度和位置；
[0033]判断是否需要维护的步骤为：打开激光光源10，采集信号，观察工控机9上显示探测信号的强弱是否达到设定范围。
[0034]S2、关闭指示光源11，打开激光光源10，通过探测器7信号强弱来微调全返镜12的角度和位置，直至探测器7信号强弱到达设定范围内，即表示完成维护。
[0035]本方法是通过使用可见光，运用激光光轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大气探测激光雷达系统，其特征在于，包括信号处理单元和与其对应端口连接的激光发射单元、激光接收单元、激光调试单元；所述激光接收单元用于接收激光发射单元发射到大气中的光束；所述激光发射单元包括按光路依次设置的激光光源(10)、分色片(13)、全返镜(12)；所述激光调试单元包括依光路设置的指示光源(11)、第二反射镜(14)，还包括设置在全返镜(12)后的小孔光阑组件，所述第二反射镜(14)反射的光束经过分色片(13)后入射到全返镜(12)上，然后反射经过小孔光阑组件；所述信号处理单元与激光调试单元中的指示光源(11)的受控端连接。2.根据权利要求1所述的一种大气探测激光雷达系统，其特征在于，所述小孔光阑组件包括若干个依次阵列设置的小孔光阑，且形成光阑工装。3.根据权利要求1所述的一种大气探测激光雷达系统，其特征在于，所述小孔光阑包括依次设置的第三小孔光阑和...

【专利技术属性】
技术研发人员：况志强，刘东，汤兢业，刘本利，王来彬，
申请(专利权)人：中科合肥技术创新工程院，
类型：新型
国别省市：