【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光测风，更具体地说，涉及一种兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统。
技术介绍
1、目前国内外激光雷达普遍采用一体化结构设计，特别在风机上的测风雷达，一体化结构设计的激光测风雷达因为重量大，光电设备全部置于风机上方，风场环境使得激光雷达稳定性和元器件寿命受到不同程度的影响。
2、且目前使用的测风雷达均为单目设置，每次仅能对一个方向的风力信息进行探测，而风电场中的风力信息情况瞬息万变，目前的测风雷达无法同时监测风机头部和尾部以及周边的风力情况。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，实现风机周边不同距离区域内的大气风场测量，为风机偏航控制、降低风机载荷、辅助风机主控及效率曲线测试等功能提供精确的数据支持，从而有效提升风电机组的效率，有效监测风机周边及整个风场的尾流影响。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，包括：光学机构、探测机构、信息采集处理机构、集俯仰角及水平面360度方位角双轴双电机旋转控制机构及保护机构；
3、光学机构和探测机构设置为两组，形成双目光楔双镜扫描装置，进行水平前后双镜雷达扫描；双目光楔双镜扫描装置均连接至信息采集处理机构，且双目光楔双镜扫描装置之间以预设角度设置；双目光楔双镜扫描装置和信息采集处理机构设置于第一保护盒体内；
4、第一保护盒体为长方体型，外侧底部与双轴双电机旋转控制机构固定连接，以通过双轴双电机旋转
5、其中，光学机构包括收发透镜、环形器和分束器，探测机构包括光纤耦合器和光电平衡探测器；其中，
6、设置一激光器，产生两束均大于150μj的光束，输出至两个光学机构的分束器中；光束经过光学机构的分束器后，一路作为本振光束输入对应光学结构的光纤耦合器中，另一路作为信号光束经过对应光学结构的环形器输出到对应光学结构的收发透镜，将激光发散到大气中；
7、发射激光与大气中气溶胶粒子产生后向散射由接收透镜接收后通过环形光路装置的返回端输出到光纤耦合器中进行混频，混频后的光信号进入平衡放大光电探测器中变为电信号。
8、其中，信息采集处理机构包括放大器、模数转换器及信号处理显示器；其中，光电平衡探测器输出的电信号，通过放大器、模数转换器及信号处理显示器对差频电信号的放大、滤波、ad采样及信号处理，完成光束方向上的风速测量。
9、其中，光学机构的收发透镜包括依序排列设置的光楔、平面镜和凸透镜；通过调节激光器和收发透镜之间的相对距离，实现风力测量的自动变焦。
10、其中，双轴双电机双轴双电机旋转控制机构为水平面360°步进旋转电机和俯仰角电机；通过所述水平面360°步进旋转电机旋转，控制第一保护盒体内的双目光楔双镜扫描装置沿水平方向进行360°旋转；通过所述俯仰角电机控制所述双目光楔双镜扫描装置的双镜角度沿垂直地面方向进行360°步进旋转，实时监测风机前方风速探测以及风机其他方位风况信息及尾部的尾流监测。
11、其中，保护机构包括避雷装置；此外，保护机构还集成设置电子罗盘、水平仪和加热及通风设备，以根据风电机组所处地势调整双轴双电机旋转控制机构相对水平面的角度及不同温度环境下设备的安全使用。
12、其中，设置供电装置，连接至光学机构、探测机构、信息采集处理机构、双轴双电机旋转控制机构及保护机构中的用电设备，以进行供电。
13、区别于现有技术，本专利技术的兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，通过设置双目光楔双镜扫描装置进行水平前后双镜光楔扫描，与360度旋转电机一起安装于风机上方用于不同俯仰角下不同方位测风，可以实现ppi、rhi、vad等各种3d扫描测风方式；把控制、采集、信号处理、激光光源、探测器等设计为一体称为采集处理部分，安装于风机内部。内外部设备通过光纤连接采集光信号。通过本专利技术，能够实现风机周边1000米距离区域内的大气风场测量，为风机偏航控制、降低风机载荷、辅助风机主控及效率曲线测试等功能提供精确的数据支持，从而有效提升风电机组的效率，且能同时进行风机前方风速探测和风机周边不同地形尾流及风机尾部尾流监测。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，其特征在于，包括：光学机构、探测机构、信息采集处理机构、集俯仰角及水平面360度方位角的双轴双电机旋转控制机构及保护机构；
2.根据权利要求1所述的兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，其特征在于，所述光学机构包括收发透镜、环形器和分束器，所述探测机构包括光纤耦合器和光电平衡探测器；其中，
3.根据权利要求2所述的兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，其特征在于，所述信息采集处理机构包括放大器、模数转换器及信号处理显示器；其中，所述光电平衡探测器输出的电信号，通过放大器、模数转换器及信号处理显示器对差频电信号的放大、滤波、AD采样及信号处理，完成光束方向上的风速测量。
4.根据权利要求1所述的兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，其特征在于，所述光学机构的收发透镜包括依序排列设置的光楔、平面镜和凸透镜；通过调节所述激光器和所述收发透镜之间的相对距离，实现风力测量的自动变焦。
5.根据权利要求1所述的兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，其特征在于，所述双轴双电机旋转控制机构为水平面360°步进旋转
6.根据权利要求1所述的兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，其特征在于，所述保护机构包括避雷装置；此外，所述保护机构还集成设置电子罗盘、水平仪和加热及通风设备，以根据风电机组所处地势调整所述双轴双电机旋转控制机构相对水平面的角度及不同温度环境下设备的安全使用。
7.根据权利要求1所述的兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，其特征在于，设置供电装置，连接至所述光学机构、探测机构、信息采集处理机构、双轴双电机旋转控制机构及保护机构中的用电设备，以进行供电。
...【技术特征摘要】
1.一种兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，其特征在于，包括：光学机构、探测机构、信息采集处理机构、集俯仰角及水平面360度方位角的双轴双电机旋转控制机构及保护机构；
2.根据权利要求1所述的兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，其特征在于，所述光学机构包括收发透镜、环形器和分束器，所述探测机构包括光纤耦合器和光电平衡探测器；其中，
3.根据权利要求2所述的兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，其特征在于，所述信息采集处理机构包括放大器、模数转换器及信号处理显示器；其中，所述光电平衡探测器输出的电信号，通过放大器、模数转换器及信号处理显示器对差频电信号的放大、滤波、ad采样及信号处理，完成光束方向上的风速测量。
4.根据权利要求1所述的兼顾风机尾流监测的激光测风雷达系统，其特征在于，所述光学机构的收发透镜包括依序排列设置的光楔、平面镜和凸透镜；通过调节所述激光器和所述收发透镜之间的相对距离，实现风力测量的自动变焦。
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：姬继文，贾成真，王超群，陈政坤，周志鹏，刘玉山，石娟娟，王灵梅，孟恩隆，任竞争，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：
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