激光雷达装置制造方法及图纸

激光雷达装置(1)构成为，将第1激光和第2激光辐射到观测对象气体所在的空间，该第1激光具有包含在气体的吸收波段中的波长，气体对该第2激光的吸收率比对第1激光的吸收率低。激光雷达装置(1)具备：光源(11)，其输出激光；频率输出部(12)，其输出第1频率或者与第1频率不同的第2频率；参照光输出部(13)，其将从光源(11)输出的激光作为参照光而输出；光发送部(14)，其通过以第1频率对从光源(11)输出的激光的光频率进行调制而生成第1激光，通过以第2频率对从光源(11)输出的激光的光频率进行调制而生成第2激光，向空间分别辐射第1激光和第2激光；以及光接收部(15)，其接收在由光发送部(14)辐射之后由浮游在空间中的散射体散射后的第1激光或者由散射体散射后的第2激光作为散射光，对散射光与参照光的干涉光进行检波。对散射光与参照光的干涉光进行检波。对散射光与参照光的干涉光进行检波。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光雷达装置


[0001]本公开涉及激光雷达装置。

技术介绍

[0002]在以下的非专利文献1中，公开了一种计算存在于空间的气体的密度的激光雷达装置。该激光雷达装置具备：振荡具有包含在观测对象气体的吸收波段中的波长的第1激光的第1光源；以及振荡具有不包含在该吸收波段中的波长的第2激光的第2光源。该气体对第2激光的吸收率比该气体比对第1激光的吸收率低。作为存在于空间的气体，例如，对应于大气中的组成分子，大气中的组成分子是氮、氧、二氧化碳或水蒸气。在大气中的组成分子中也包含氮氧化物(NOx)这样的大气污染物质。
[0003]此外，该激光雷达装置具备光开关、光发送部、光接收部及密度计算部。在该激光雷达装置中，光开关选择第1激光或第2激光。
[0004]如果通过光开关选择第1激光，则该光发送部向空间辐射第1激光，如果通过光开关选择第2激光，则该光发送部向空间辐射第2激光。该光接收部接收在由光发送部辐射之后被浮游在空间中的散射体散射后的第1激光即第1散射光、或者被散射体散射后的第2激光即第2散射光，对第1散射光或第2散射光与参照光的干涉光进行检波。散射体对应于云、烟、灰尘、气溶胶或者雨滴等。而且，该密度计算部对由光接收部检测到的干涉光进行频率解析，根据解析结果的接收强度来计算气体的密度。
[0005]现有技术文献
[0006]非专利文献
[0007]非专利文献1：F.Gibert，D.Edouart，C.Cenac(“e”具有重音。)，F.Le Mounier、and A.Dumas，”2
‑
μm Ho emitter
‑
based coherent DIAL for CO2 profiling in the atmosphere，”Opt.Lett.40(13)，3093
‑
3096(2015).

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的问题
[0009]在非专利文献1所公开的激光雷达装置中，在密度计算部计算气体的密度时，该激光雷达装置需要具备第1光源和第2光源。
[0010]本公开是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，得到一种不具备2个光源就能够计算气体的密度的激光雷达装置。
[0011]用于解决问题的手段
[0012]本公开的激光雷达装置将第1激光和第2激光辐射到作为观测对象的气体所在的空间，第1激光具有包含在作为观测对象的气体的吸收波段中的波长，作为观测对象的气体对第2激光的吸收率比对第1激光的吸收率低。本公开的激光雷达装置具备：光源，其输出激光；频率输出部，其输出第1频率或者与第1频率不同的第2频率；参照光输出部，其将从光源输出的激光作为参照光而输出；光发送部，其通过以第1频率对从光源输出的激光的光频率
进行调制而生成第1激光，通过以第2频率对从光源输出的激光的光频率进行调制而生成第2激光，向空间分别辐射第1激光和第2激光；以及光接收部，其接收在由光发送部辐射之后由浮游在空间中的散射体散射后的第1激光或者由散射体散射后的第2激光作为散射光，对散射光与参照光的干涉光进行检波。
[0013]专利技术的效果
[0014]根据本公开，不具备2个光源就能够计算气体的密度。
附图说明
[0015]图1是示出实施方式1的激光雷达装置1的结构图。
[0016]图2是示出实施方式1的激光雷达装置1的密度计算部16的结构图。
[0017]图3是示出实施方式1的激光雷达装置1的密度计算部16的硬件的硬件结构图。
[0018]图4是密度计算部16由软件或固件等实现的情况下的计算机的硬件结构图。
[0019]图5是示出密度计算部16的处理步骤的流程图。
[0020]图6是示出气体的吸收波段、从光源11输出的激光具有的波长、第1波长及第2波长的说明图。
[0021]图7是示出散射光的光频率、参照光的光频率及频域的信号中的接收频谱的说明图。
[0022]图8是示出接收频谱的面积的说明图。
[0023]图9是示出能够变更相加对象的频率Δf的第2频率振荡器22的输出波形的说明图。
[0024]图10是示出第2激光的波长扫描的说明图。
[0025]图11是示出实施方式1的另一激光雷达装置1的结构图。
[0026]图12是示出实施方式2的激光雷达装置1的结构图。
[0027]图13是示出实施方式2的激光雷达装置1的温度计算部84的结构图。
[0028]图14是示出实施方式2的激光雷达装置1的温度计算部84的硬件的硬件结构图。
[0029]图15是温度计算部84由软件或固件等实现的情况下的计算机的硬件结构图。
[0030]图16是示出气体的吸收波段、从光源11输出的激光具有的波长、第1波长、第2波长及第3波长的说明图。
[0031]图17是示出实施方式3的激光雷达装置1的结构图。
[0032]图18是示出实施方式3的另一激光雷达装置1的结构图。
[0033]图19是示出实施方式4的激光雷达装置1的结构图。
[0034]图20是示出向频率解析部51提供的数字信号与对应于各个时间门的距离范围之间的关系的说明图。
[0035]图21是示出关于各个距离范围的频域的信号与关于各个距离范围的接收频谱的说明图。
[0036]图22是示出接收频谱的面积和2个接收频谱的频率差的说明图。
[0037]图23是示出实施方式5的激光雷达装置1的结构图。
具体实施方式
[0038]以下，为了更加详细地说明本公开，按照附图对用于实施本公开的方式进行说明。
[0039]实施方式1.
[0040]图1是示出实施方式1的激光雷达装置1的结构图。
[0041]在实施方式1中，设为在设置有激光雷达装置1的气中存在作为观测对象气体的气体(以下称为“观测对对象气体”)。但是，这只不过是一例，也可以是，在设置有激光雷达装置1的气中不存在观测对对象气体，而是隔着窗等在其他空间存在观测对象气体。
[0042]图1所示的激光雷达装置1具备光源11、频率输出部12、参照光输出部13、光发送部14、光接收部15及密度计算部16。
[0043]光源11例如是发出单一频率的激光的激光器，由发光光谱的线宽为几MHz以下的半导体激光器、光纤激光器或固体激光器实现。或者，光源11通过半导体激光器、光纤激光器及固体激光器中的1个以上的激光器的组合来实现。
[0044]光源11将作为连续光的第1激光分别输出到参照光输出部13和光发送部14。从光源11输出的激光的光频率是f0。
[0045]频率输出部12具备第1频率振荡器21、第2频率振荡器22及频率混合器23。
[0046]频率输出部12将第1频率f1或者与第1频率f1不同的第2频率f2输出到光发送部14。
[0047]第1频率振荡器21振荡第1频率f1，将第1频率f1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光雷达装置，其将第1激光和第2激光辐射到作为观测对象的气体所在的空间，所述第1激光具有包含在所述气体的吸收波段中的波长，所述气体对所述第2激光的吸收率比对所述第1激光的吸收率低，其中，所述激光雷达装置具备：光源，其输出激光；频率输出部，其输出第1频率或者与所述第1频率不同的第2频率；参照光输出部，其将从所述光源输出的激光作为参照光而输出；光发送部，其通过以所述第1频率对从所述光源输出的激光的光频率进行调制而生成所述第1激光，通过以所述第2频率对从所述光源输出的激光的光频率进行调制而生成所述第2激光，向所述空间分别辐射所述第1激光和所述第2激光；以及光接收部，其接收在由所述光发送部辐射之后由浮游在所述空间中的散射体散射后的第1激光或者由所述散射体散射后的第2激光作为散射光，对所述散射光与所述参照光的干涉光进行检波。2.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，所述激光雷达装置具备密度计算部，该密度计算部对由所述光接收部检波出的干涉光的光频率进行解析，根据所述光频率的解析结果计算所述气体的密度。3.根据权利要求2所述的激光雷达装置，其特征在于，所述频率输出部具备：第1频率振荡器，其振荡所述第1频率；第2频率振荡器，其振荡针对所述第1频率的相加对象频率；以及频率混合器，其将由所述第1频率振荡器振荡出的第1频率、或者由所述第1频率振荡器振荡出的第1频率与由所述第2频率振荡器振荡出的频率的和频率即第2频率输出到所述光发送部。4.根据权利要求3所述的激光雷达装置，其特征在于，所述第2频率振荡器是能够变更所述相加对象频率的振荡器。5.根据权利要求2所述的激光雷达装置，其特征在于，所述频率输出部具备：第1频率振荡器，其振荡所述第1频率；频率转换部，其将由所述第1频率振荡器振荡出的第1频率转换成相加对象频率，输出所述相加对象的频率；以及频率混合器，其将由所述第1频率振荡器振荡出的第1频率、或者由所述第1频率振荡器振荡出的第1频率与从所述频率转换部输出的频率的和频率即第2频率输出到所述光发送部。6.根据权利要求3或5所述的激光雷达装置，其特征在于，所述光接收部在接收到由所述散射体散射后的第1激光时，对接收到的第1激光与所述参照光的干涉光进行检波，将该干涉光输出到所述密度计算部，所述光接收部在接收到由所述散射体散射后的第2激光时，对接收到的第2激光与所述参照光的干涉光进行检波，使用所述相加对象频率，对接收到的第2激光与所述参照光的干涉光的光频率进行下变频，将下变频后的干涉光输出到所述密度计算部。
7.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，所述频率输出部将所述第1频率、所述第2频率、或者与所述第1频率及所述第2频率分别不同的第3频率输出到所述光发送部，如果从所述频率输出部输出所述第3频率，则所述光发送部以所述第3频率对从所述光源输出的激光的光频率进行调制，将以所述第3频率调制后的激光作为第3激光辐射到所述空间，所述第3激光具有包含在所述吸收波段中的波长且所述气体对所述第3激光的吸收率与所述第1激光不同，所述光接收部接收在由所述光发送部辐射之后由所述散射体散射后的第1激光、由所述散射体散射后的第2激光、或者由所述散射体散射后的第3激光作为散射光，对所述散射光与所述参照光的干涉光进行检波。8.根据权利要求7所述的激光雷达装置，其特征在于，所述激光雷达装置具备温度计算部，该温度计算部对由所述光接收部检波出的干涉光的光频率进行解析，根据所述光频率的解析结果计算所述气体的温度。9.根据权利要求3或5所述的激光雷达装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：今城胜治，中野贵敬，伊藤优佑，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：