CN104101731B - 用于远程风感测的方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于远程风感测的方法、装置和系统。其中一种激光风速计，包括：可调谐激光器；扫描仪，从所述可调谐激光器接收输出，并在各个扫描方向提供激光束输出；以及至少一个探测器，用于从反向散射的激光束输出中接收信号。

Description

用于远程风感测的方法、装置和系统
本申请是申请日为2010年9月28日、申请号为201080043382.6、发明名称为“用于远程风感测的方法、装置和系统”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。
关联申请的参考
本发明参考以下申请：2009年9月28日提交的题为“Method,Devices,and Systemsfor Remote Wind Sensing(用于远程风感测的方法、装置和系统)”的美国临时专利申请系列号61/246,174；2009年12月13日提交的题为“Method,Devices,and Systems for RemoteWind Sensing”的美国临时专利申请系列号61/285,991；2010年6月7日提交的题为“Method,Devices,and Systems for Remote Wind Sensing的美国临时专利申请系列号61/351,976；以及2010年6月8日提交的题为“Method,Devices,and Systems for RemoteWind Sensing”的美国临时专利申请系列号61/352,396。根据37CFR1.78(a)(4)和(5)(i)，所述专利申请的公开内容以引用方式结合于此，并且本发明要求所述专利申请的优先权。
技术领域
本发明涉及用于监控风特性的系统和方法，特别用在风轮机装置中。
背景技术
以下公开文献被认为是代表目前的技术水平，纳入本文作为参考：
美国专利6,320,272、5,796,471、7,311,000、6,946,751、7,342,323、7,221,438、7,281,891、6,646,725、7,391,506、6,687,036和4,651,017；
美国公开专利申请2007/0158493、2008/0210881、2009/0099702和2009/0046289；
日本专利JP11271350和JP11133049；
Journal of Applied Meteorology(应用气象学杂志)40:1331-1346(2001)中Mayor等人的Two-Dimensional Vector Wind Field from Volume Imaging Lidar Data(来自容积成像雷达数据的二维向量风场)；
Journal of Ggeophysical Research(地球物理学研究杂志)100:25559-25567中Piironen等人的Accuracy Analysis of Wind Profiled Calculated from VolumeImaging Lidar Data(根据容积成像雷达数据计算的风速轮廓线的精度分析)；以及
风力工程13:1-15中Vaughn等人的Laser Doppler Velocimetry Applied to theMeasurement of Local and Global Wind(用于测量局地风和全球风的激光多普勒测速)。
边界层气象学101:305-328,2001中William T.Buttler等人的Remote sensingof three dimensional winds with elastic Lidar:explanation of maximum cross-correlation method(利用弹性雷达进行三维风远程感应：最大互关联联法的解释)。
日本应用物理杂志，第29卷，第2期，1990年2月，pp.441-444中Ichiro Matsui等人的Wind Profiling by a conical-scanning time correlation Lidar(利用锥形扫描时间关联雷达的风速轮廓线)。
日本应用物理杂志，第37(1998)卷，pp.5598-560中Nobuo Sugimoto 等人的Animproved method for wind measurement with a conical-scanning correlationLidar(利用锥形扫描关联雷达测量风速的改进方法)。
应用光学，第20卷，第23期，pp.4073-4081(1981)中Ting-i Wang、G.R.Ochs和R.S.Lawrence的Wind measurements by the temporal cross-correlation of theoptical scintillations(利用光闪烁的瞬时互关联联测量风速。
发明内容
本发明力图提供用于监控风特性的改进系统和方法，特别用于风轮机装置。
因此，根据本发明的一个优选实施例，提供了一种用于监控一定容积内的风特性的系统，所述系统包括：多个非相干激光风速计，用于测量位于所述容积内的多个对应子容积中的风特性；以及数据处理子系统，用于从所述多个非相干激光风速计中接收数据，以及提供表示所述容积中的风特性的输出数据。
优选地，所述多个非相干激光风速计和所述数据处理子系统用于以每秒至少一次的更新率提供所述容积内的三维风速向量。另外，所述系统还包括建模功能，用于计算多个风轮机的最大输出功率和最佳位置。
根据本发明的另一个优选实施例，还提供了一种激光风速计，所述激光风速计包括可调谐激光器、从所述可调谐激光器中接收输出且在各个扫描方向提供激光束输出的扫描仪、以及用于从反向散射激光束输出中接收信号的至少一个探测器。
优选地，所述可调谐激光器为波长可调谐激光器，所述扫描仪为波长响应扫描仪，其在多个波长下接收所述输出，并根据所述多个波长在各个扫描方向提供所述激光束输出。另外，所述激光风速计还包括用于给所述可调谐激光器提供定时控制输出的风速计传输控制器。
根据本发明的一个优选实施例，所述控制输出包括可调谐激光器的脉冲输出的功率电平、时间和波长。另外，所述激光风速计还包括光学放大器。附加地或可替代地，所述激光风速计还包括耦接至所述可调谐激光器的波分多路复用器。
可替代地，所述至少一个探测器包括探测器阵列。附加地，所述激光风速计还包括滤光器。优选地，所述激光风速计还包括用于使所述至少一个探测器接收的信号相互关联的关联电路。
根据本发明的另一个优选实施例，进一步提供了一种激光风速计，所述激光风速计包括：激光器；光学开关，对控制信号做出响应，以便于在各个扫描方向提供激光束，当撞击在大气中的粒子上时所述激光束具有非相干性；以及至少一个探测器，用于从非相干的反向散射激光束输出中接收信号。附加地，所述激光风速计还包括光学放大器。可替代地，所述至少一个探测器包括探测器阵列。优选地，所述激光风速计还包括滤光器。优选地，所述激光风速计还包括用于使所述至少一个探测器接收的信号相互关联的关联电路。
根据本发明的另一个优选实施例，进一步提供了一种激光风速计，所述激光风速计包括：激光器；光学开关，所述光学开关不具有活动部分且对控制信号做出响应，以便于在各个扫描方向提供激光束输出；以及至少一个探测器，用于从反向散射激光束输出中接收信号。优选地，所述激光风速计还包括光学放大器。可替代地，所述至少一个探测器包括探测器阵列。优选地，所述激光风速计还包括滤光器。优选地，所述激光风速计还包括用于使所述至少一个探测器接收的信号相互关联的关联电路。
根据本发明的另一个优选实施例，进一步提供了一种激光风速计，所述激光风速计包括：激光器；MEMS光学开关，其对控制信号做出响应以便于在各个扫描方向提供激光束输出；以及至少一个探测器，用于从反向散射激光束输出中接收信号。优选地，所述激光风速计还包括光学放大器。可替代地，所述至少一个探测器包括探测器阵列。优选地，所述激光风速计还包括滤光器。优选地，所述激光风速计还包括用于使所述至少一个探测器接收的信号相互关联的关联电路。
根据本发明的另一个优选实施例，进一步提供了一种激光风速计，所述激光风速计包括：激光器；激光束分离器，用于在多个扫描方向同时提供激光束输出；以及多个探测器，用于从所述激光束输出的反向散射中接收信号。优选地，所述激光风速计还包括光学放大器。优选地，所述激光风速计还包括滤光器。优选地，所述激光风速计还包括用于使所述探测器接收的信号相互关联的关联电路。
根据本发明的另一个优选实施例，进一步提供了一种用于控制多个风轮机的运行的系统，所述系统包括：多个风速计，用于测量至少多个位置处的风特性；数据处理子系统，用于从所述多个风速计中接收数据且提供表示所述多个位置处的所述风特性的输出数据；以及控制子系统，从所述数据处理子系统接收所述输出数据且将风轮机控制信号提供给至少基本靠近所述多个位置的多个风轮机。
根据本发明的一个优选实施例，所述多个风速计包括多个激光风速计。优选地，所述多个激光风速计包括至少一个非相干激光风速计。附加地，所述数据处理子系统通过无线通信链路从所述多个风速计接收所述数据。优选地，所述多个风速计包括沿水平方向定向的至少一个风速计。附加地，所述多个风速计包括沿竖直方向定向的至少一个风速计。
优选地，所述风轮机控制信号包括转子对准信号、叶片间距信号和转子锁定信号的中的至少一个。附加地，所述数据处理子系统用于以每秒至少一次的更新率接收数据，并且所述控制子系统用于以每秒一次与几分钟一次之间的更新率提供所述风轮机控制信号。优选地，所述数据处理子系统用于进行空气动力学计算，以提供所述数据输出。
根据本发明的另一个优选实施例，还提供了一种用于监控风速的激光风速计系统，所述系统包括：至少一个激光器，从至少一个位置向外引导至少一个激光照明束；至少一个激光照明接收器，从与所述至少一个位置相距不同距离的大气中的粒子接收所述激光照明的反射；以及关联电路，用于使来自所述至少一个激光照明反射的输出相互关联，所述输出表示来自与所述至少一个位置相距不同距离的不同粒子的反射，从而提供沿接近所述位置的至少一个方向的风速的输出指示。
根据本发明的一个优选实施例，所述关联电路用于产生关联图表。优选地，所述关联图表为关联函数C(τ)图表，其数学描述为：
其中：
IA和IB分别为随时间而变的来自空间中的位置A和B的反射激光束的强度；
ti表示记录反射样值的n个时间点的其中之一；和分别为在n个时间点上记录的n个样值的位置A和B的平均反射强度；以及
τ为对于其计算关联函数的时差参数，τ可为正数或负数。
根据本发明的另一个优选实施例，进一步提供了一种用于监控一定容积内的风特性的方法，所述方法包括利用多个非相干激光风速计来测量位于所述容积内的多个相应子容积中的风特性，并利用数据处理子系统从所述多个非相干激光风速计中接收数据以及提供表示所述容积中的风特性的输出数据。
优选地，所述多个非相干激光风速计和所述数据处理子系统用于以每秒至少一次的更新率提供所述容积内的三维风速向量。另外，所述方法还包括计算多个风轮机的最大输出功率和最佳位置。
根据本发明的另一个优选实施例，进一步提供了一种用于控制多个风轮机的运行的方法，所述方法包括利用多个风速计来测量至少多个位置处的风特性；利用数据处理子系统从所述多个风速计接收数据以及提供表示所述多个位置处的所述风特性的输出数据；以及利用控制子系统从所述数据处理子系统接收所述输出数据，且将风轮机控制信号提供给至少基本靠近所述多个位置的多个风轮机。
根据本发明的一个优选实施例，所述多个风速计包括多个激光风速计。优选地，所述多个激光风速计包括至少一个非相干激光风速计。附加地，所述数据处理子系统通过无线通信链路从所述多个风速计接收所述数据。优选地，所述多个风速计包括沿水平方向定向的至少一个风速计。附加地，所述多个风速计包括沿竖直方向定向的至少一个风速计。
优选地，所述风轮机控制信号包括转子对准信号、叶片间距信号和转子锁定信号的中的至少一个。附加地，所述数据处理子系统用于以每秒至少一次的更新率接收数据，所述控制子系统用于以每秒一次与几分钟一次的更新率提供所述风轮机控制信号。优选地，所述数据处理子系统用于进行空气动力学计算以提供所述数据输出。
根据本发明的另一个优选实施例，还提供了一种用于监控风速的激光风速计方法，所述方法包括：利用至少一个激光器从至少一个位置向外引导至少一个激光照明束；利用至少一个激光照明接收器从与所述至少一个位置相距不同距离的大气粒子中接收所述激光照明的反射；以及利用关联电路使来自所述至少一个激光照明的输出相互关联，所述输出表示来自与所述至少一个位置相距不同距离的位置的反射，从而提供沿接近所述位置的至少一个方向的风速的输出指示。
根据本发明的一个优选实施例，所述关联电路用于产生关联图表。优选地，所述关联图表为关联函数C(τ)图表，其数学描述为：
其中：
IA和IB分别为随时间而变的来自空间中的位置A和B的反射激光束的强度；
ti表示记录反射样值的n个时间点的其中之一；和分别为在n个时间点上记录的n个样值的位置A和B的平均反射强度；以及
τ为对于其计算关联函数的时差参数，τ可为正数或负数。
附图说明
通过以下详细说明，结合附图，将更完整地理解本发明，在附图中：
图1为根据本发明的一个优选实施例构造和操作的用于根据所监控的风特性控制多个风轮机的运行的系统的部分图画部分示意简化图；
图2为根据本发明的一个优选实施例构造和操作的用于监控风特性以便进行短程风向量预测的系统的部分图画部分示意简化图；
图3为根据本发明一个优选实施例构造和操作的用于监控风特性以用于评估预期风力发电厂内各个位置的可用风力资源的系统的部分图画部分示意简化图；
图4为根据本发明的一个优选实施例构造和操作的用于监控风特性以用于规划风轮机的布置的系统的部分图画部分示意简化图；
图5A和5B为用于监控风特性的非相干激光风速计的一个实施例的结构和操作的部分图画部分示意简化图，所述非相干激光风速计包括用于提供风速的输出指示的关联电路；
图6A和6B为用于监控风特性的非相干激光风速计的一个替代实施例的结构和操作的部分图画部分示意简化图，所述非相干激光风速计包括用于提供风速的输出指示的关联电路；
图7A和7B为用于监控风特性的非相干激光风速计的另一个替代实施例的结构和操作的部分图画部分示意简化图，所述非相干激光风速计包括用于提供风速的输出指示的关联电路；
图8A和8B为用于监控风特性的非相干激光风速计的另一个替代实施例的结构和操作的部分图画部分示意简化图，所述非相干激光风速计包括用于提供风速的输出指示的关联电路；
图9为用于监控风特性的非相干激光风速计的另一个替代实施例的结构和操作的部分图画部分示意简化图，所述非相干激光风速计包括用于提供风速的输出指示的关联电路；
图10为图5A至图9所示系统的用于方向基本竖直的脉冲激光束的关联电路的操作的简化流程图；
图11为有助于理解图10所示的功能操作的简化脉冲激光束关联图；
图12为图5A至图9所示系统的用于方向基本水平的脉冲激光束的关联电路的操作的简化流程图；
图13为有助于理解图12所示的功能操作的简化脉冲激光束关联图；以及
图14为由图5A至图9所示的非相干激光风速计的关联电路产生的典型关联图。
具体实施方式
参见图1，图1为根据本发明的一个优选实施例构造和操作的用于根据所监控的风特性控制多个风轮机的运行的系统的部分图画部分示意简化图。
所述系统优选包括多个风速计100，用于测量多个位置处的风特性；优选至少一个风数据处理子系统102，用于从所述多个风速计100接收数据且提供表示所述多个位置处的所述风特性的输出数据；以及优选至少一个控制子系统104，从所述数据处理子系统102接收所述输出数据且将风轮机控制信号提供给至少基本靠近所述多个风速计的多个风轮机106。
如图1所示，所述风速计100优选为激光风速计，每个激光风速计提供表示沿测量轴线110的各个位置处的风速的输出。所述多个激光风速计100的输出通过分别由参考数字112和114表示的有线或无线通信链路提供给至少一个风数据处理子系统102。所述至少一个控制子系统104随后可通过分别由参考数字116和118表示的有线或无线通信链路将控制输入提供给多个风轮机106。应理解的是，激光风速计100可位于各种位置，例如，位于地面上或风轮机106的机舱上。
由所述至少一个控制子系统104提供给风轮机106的控制输入包括表示每个风轮机106近旁的预期风特性的数据，所述数据用于将每个风轮机106的转子对准与进风方向基本垂直的平面中，从而使得对旋转每个风轮机106的转子起作用的风力的量最大化，从而又使得能够由风轮机106产生的电量最大化。转子的对准优选通过每个风轮机106设置的偏航电机完成。
另外，所述数据用于控制每个风轮机106的转子的每个叶片的间距，从而将每个风轮机106可产生的电量最大化，同时使得转子的每个叶片上的负荷平衡。在风力过弱而无法使转子产生明显转动时或在风力过强而无法在不损坏风轮机的情况下安全运行风轮机时，所述数据还可由每个风轮机106用来锁定转子从而防止其转动。
本发明的一个实施例的一个特定特征为，所述多个激光风速计100包括非相干激光风速计。非相干激光风速计在一个风速计测量容积120内提供互相非相干的多个激光束。所述风速计测量容积一般为圆锥形，以测量轴线110为中心，一般延伸达300米，对向(subtending)约14度的开度角。所述多个激光束一般沿圆锥的圆周延伸。
本发明的一个特定特征为，所述风数据处理子系统102用于从多个激光风速计100接收数据且将表示各个点处的风特性的输出数据提供给控制单元104，如图1所示。
更具体地，本发明的一个特定特征为，所述至少一个风数据处理子系统102可以优选以每秒至少一次的更新率向控制单元104提供三维风速测量值，并通过该特征以每秒一次与几分钟一次之间的更新率对风轮机进行控制。
现在参照图2，图2为根据本发明的一个优选实施例构造和操作的用于监控风特性以在时间和/或空间方面进行短程风向量预测的系统的部分图画部分示意简化图。例如，这种短程风向量预测可特别用于预测接下来几十秒、几十分钟或几十小时内风力发电厂将产生的电力，因此有助于对大范围电网内的风力发电厂的电力输出进行最佳整合。另外，响应于预期的预测风特性，该预测可优化风力发电厂的风轮机的运行。
图2所示的系统优选包括多个风速计200，用于测量预测容积202内分布的多个位置处的风特性，该预测容积可构想为用三维网格204覆盖。一般来说，预测容积202的尺寸至少约为几立方千米，单个网格单元的长度至少约为几十米，但是，额外风速计可设置于距风力发电厂几千米的位置，并提供有关于预期可在以后到达风力发电厂的风特性的数据。
优选地，至少一个风数据处理子系统212用于从多个风速计200接收数据，并通过对数据进行空气动力学计算而提供表示多个位置处的预测风特性的输出数据；可选地，至少一个控制子系统214，从所述至少一个风数据处理子系统212接收所述输出数据，并根据预测风特性将风轮机控制信号提供给至少基本靠近所述多个风速计200设置的多个风轮机216。由数据处理子系统212提供的输出数据还用于对风力发电厂将产生的电力的量进行预测，这有助于在电力现货市场交易和销售所产生的电力。
如图2所示，所述风速计200优选为激光风速计，每个激光风速计提供表示沿测量轴线220的各个位置的风速的输出。所述多个激光风速计200的输出通过分别由参考数字222和224表示的有线或无线通信链路提供给至少一个风数据处理子系统212。所述至少一个控制子系统214随后可通过分别由参考数字226和228表示的有线或无线通信链路将控制输入提供给多个风轮机216。应理解的是，激光风速计200可位于各种位置，例如，位于地面上或风轮机216的机舱上。
由所述至少一个控制子系统214提供给风轮机216的控制输入包括表示每个风轮机216近旁的预测风特性的数据，所述数据用于将每个风轮机216的转子对准在与进风方向基本垂直的平面中，从而使得对旋转每个风轮机216的转子起作用的风力的量最大化，从而又使得可由风轮机216产生的电量最大化。转子的对准优选通过每个风轮机216设置的偏航电机完成。
另外，所述数据用于控制每个风轮机216的转子的每个叶片的间距，从而将每个风轮机216可产生的电量最大化，同时使得转子的每个叶片上的负荷平衡。在风力过弱而无法使转子产生明显转动时或在风力过强而无法在不损坏风轮机的情况下安全运行风轮机时，所述数据还由每个风轮机216用来锁定转子从而防止其转动。
本发明的一个实施例的一个特定特征为，所述多个激光风速计200包括非相干激光风速计。非相干激光风速计在风速计测量容积230内提供互相非相干的多个激光束。所述风速计测量容积一般为圆锥形，以测量轴线220为中心，一般延伸达300米，对向约14度的开度角。所述多个激光束一般沿圆锥的圆周延伸。
本发明的一个特定特征为，所述风数据处理子系统212用于从多个激光风速计200接收数据，并提供表示处于预测容积202的网格204的各个点的风特性的输出数据，所述预测容积202可包含一个或多个风力发电厂，如图2所示。
更特别地，本发明的一个特定特征为，所述至少一个风数据处理子系统212可优选以每秒至少一次的更新率提供所述预测容积202内的三维风速向量。优选针对三维网格204上的每个点提供这种风速向量，所述风速向量可表示实时测量的风速向量和/或预测的风速向量。该特征可允许灵活地布置激光风速计200，所述激光风速计200可布置于地面上而并非必须置于风轮机216的机舱上，从而使激光风速计200在现有风力发电厂中的布置和集成更为容易。
现在参照图3，图3为根据本发明的一个优选实施例构造和操作的用于监控风特性以对预期的风力发电厂内各个位置中的预期可用风力资源进行评估的系统的部分图画部分示意简化图。
图3所示的系统优选包括多个风速计300，用于测量分布在潜在风力发电厂内的多个位置处的风特性。
至少一个风数据处理子系统312用于从多个风速计300接收数据，并提供表示多个位置处的风特性的输出数据，所述输出数据用于评估潜在风力发电厂内的可用风力资源。
如图3所示，所述风速计300优选为激光风速计，每个激光风速计提供表示在沿测量轴线320的各个位置处的风速的输出。所述多个激光风速计300的输出通过分别由参考数字322和324表示的有线或无线通信链路提供给至少一个风数据处理子系统312。应理解的是，激光风速计300可定位于潜在风力发电厂内的各种位置处。
本发明的一个实施例的特定特征为，所述多个激光风速计300包括非相干激光风速计。非相干激光风速计在风速计测量容积330内提供互相非相干的多个激光束。所述风速计测量容积一般为圆锥形，以测量轴线320为中心，一般延伸达300米，对向约14度的角度。所述多个激光束一般沿圆锥的圆周延伸。
本发明的另一个特定特征为，所述风数据处理子系统312用于从多个激光风速计300接收数据且为用户提供有关于可用风力资源的数据。所述风数据处理子系统可位于潜在风力发电厂内或远离潜在风力发电厂的位置处。
本发明的另一个特定特征为，所述风数据处理子系统312可利用接收自多个激光风速计300的数据来计算多个重要参数，例如风力发电厂中的风切变和风转向，以及风力发电厂中的风湍流的强度和风力发电厂内阵风较强或湍流较高的位置，其可能会对布置在这些位置处的风轮机的性能产生负面影响。
现在参照图4，图4为根据本发明的一个优选实施例构造和操作的用于监控风特性以对风轮机进行布置的系统的部分图画部分示意简化图。
图4所示的系统优选包括多个风速计350，用于测量分布在潜在风力发电厂容积352内的多个位置的风特性，可将其构想为用三维网格354覆盖。一般来说，潜在风力发电厂容积352的尺寸至少约为几立方千米，单个网格单元的长度至少约为几十米。
至少一个风数据处理子系统362用于从多个风速计350接收数据，并提供表示多个位置处的风特性的输出数据，所述输出数据用于多个未来风轮机366的设计和布置方面，该未来风轮机366以虚线表示。
如图4所示，所述风速计350优选为激光风速计，每个激光风速计提供表示沿测量轴线370的各个位置处的风速的输出。所述多个激光风速计350的输出通过分别由参考数字372和374表示的有线或无线通信链路提供给至少一个风数据处理子系统362。应理解的是，激光风速计350可定位于潜在风力发电厂容积352内的各种位置处。
本发明的一个实施例的一个特定特征为，所述多个激光风速计350包括非相干激光风速计。非相干激光风速计在风速计测量容积380内提供互相非相干的多个激光束。所述风速计测量容积一般为圆锥形，以测量轴线370为中心，一般延伸达300米，对向约14度的角度。所述多个激光束一般沿圆锥的圆周延伸。
本发明的一个特定特征为，所述风数据处理子系统362用于从多个激光风速计350接收数据，并提供表示潜在风力发电厂容积352的网格354上的各个点处的风特性的输出数据，如图4所示。
更特别地，本发明的一个特别特征为，所述至少一个风数据处理子系统362可优选以每秒至少一次的更新率提供所述预测容积352内的三维风速向量。优选对三维网格354上的每个点提供这种风速向量，其可表示实时测量的风速向量和/或预测风速向量。预期风力发电厂容积352内的这种三维风速向量图可支持数学模型，该数学模型根据未来风轮机366在由数据处理子系统362随着时间积累的测量和预测风向量下运行时可能会产生的最大输出电力计算多个未来风轮机366在潜在风力发电厂容积352内的最佳潜在位置。
现在参照图5A和5B，图5A和5B为用于监控风特性的非相干激光风速计的一个实施例的结构和操作的部分图画部分示意简化图，所述非相干激光风速计包括用于提供风速输出指示的关联电路，以及参照图6A和6B，图6A和6B为用于监控风特性的非相干激光风速计的一个替代实施例的结构和操作的部分图画部分示意简化图，所述非相干激光风速计包括用于提供风速输出指示的关联电路。
如图5A至6B所示，包括主振荡器和时间设定电路的风速计传输控制器400给可调谐激光器402(例如市场上可买到的美国加州米尔皮塔斯JDS Uniphase Corporation公司生产的3205-D或3206-D可调谐激光器)提供定时控制输出。所述控制输出优选控制可调谐激光器402的脉冲输出的功率电平、时间和波长。可调谐激光器402的脉冲输出一般由光纤传输给光学放大器404，所述光学放大器例如市场上可买到的以色列Red-C OpticalNetworks Ltd.公司生产的High Power Variable Gain/Fixed Gain EDFA(大功率可变增益/固定增益光纤放大器)。应理解的是，可采用任何其他合适光学放大器。还应理解的是，激光器402产生足够功率时，可省去所述光学放大器404。可替代地，可采用任何其他合适的可调谐激光器或单独固定波长激光器的组合。例如，图5A至6B的放大区A中显示的四个单独激光器提供具有四种不同波长λ1、λ2、λ3和λ4的激光输出束。优选地，采用32种不同波长。所有这些替代都包括在本文使用的术语“可调谐激光器”的范围内。
光学放大器404的放大激光输出优选由光纤传输给波分多路复用器406，所述波分多路复用器例如为美国加州弗里蒙特Gemfire Corporation公司生产的100GHz AthermalArrayed Waveguide Grating(无热阵列波导光栅)。
多路复用器406的输出为多个脉冲束，每个脉冲束具有不同波长，每个脉冲束优选由独立光纤进行传输。优选采用32个单独光纤410组成的光纤束408传输具有不同波长的相应数量的脉冲激光输出束。光纤束408的单个光纤410的端部以预期优选圆形配置位于透镜414的焦平面412中，以提供透镜414的绕锥形面设置的具有32个互相不相干脉冲束的光输出。可替代地，可设置层叠的透镜代替透镜414。在焦平面412中沿剖面线B-B截取的面向透镜414的放大区B显示了光纤410和透镜414，所述光纤的圆形设置以透镜412的光轴为中心，所述光轴用参考数字416表示。
图5A至6B所示实施例的进一步特定特征为，所述多个脉冲激光输出通过输出使用可调谐激光器实现，所述可调谐激光器的输出与波分多路复用器耦合。
图5A至6B所示实施例的进一步特定特征为，所述脉冲激光输出通过例如波分多路复用器的装置根据其波长进行分配和引导，所述波分多路复用器不具有可动部分，因而适用于用在气候恶劣且相对难以进入的环境。
应理解的是，脉冲激光束输出的任何合适预期图案或结构可通过将光纤410的端部合适地设置在合适透镜414的焦平面41中而实现。还应理解的是，光纤410的位于透镜414的焦平面412中的端部可以以以增强透镜414的能力的方式倾斜，从而收集多个光纤410发射的光，以允许透镜414是相对简单和便宜的设计，这使风速计的设计更为坚固和便宜，从而更好地应用于大众市场。
透镜412的光输出一般撞击在一个或多个折叠式反射镜上，所述折叠式反射镜关于具有中心轴线(未显示)的锥形表面向外引导脉冲束。所述脉冲束一般撞击在粒子上，例如，空气分子或空气中的分子或气溶胶，并由其进行反射。可替代地，可省去所述折叠式反射镜，和/或可用具有光学能力的一个或多个反射镜代替透镜。
如图5A和5B所示，反射收集光学器件(优选体现为反射镜422)从空气中的气溶胶中接收脉冲激光束的反射，并(可选地)通过一般包括至少一个透镜的聚焦光学器件424(优选地)将其引导至探测器426，所述探测器426一般为在1100-1700纳米下运行的InGaAsAPDs探测器或InGaAs PIN二级管探测器，在市场上它们均可从美国新罕布什尔哈得孙的Laser Components IG Inc公司买到。可替代地，如图6A和6B所示，可省去聚焦光学器件424，并且可采用探测器阵列427代替探测器426。
应理解的是，图5A至6B所示的实施例可包括滤光器，其将波长处于风速计产生的波长范围之外的光在到达探测器426或探测器阵列427之前过滤掉，从而减少探测器426或探测器阵列427接收的背景噪声的量。
一个或多个探测器426的放大输出通过A/D转换器428提供给关联电路429，所述关联电路429用于使来自各个方向的脉冲束的反射产生的信号相互关联，以提供关于空气中气溶胶的运动方向和速度的信息，所述信息表示风速。关联电路429优选体现为置于可编程处理器芯片(例如FPGA)上的软件。另外，可采用其他处理部件，例如DSP或CPU实时执行所需关联计算的至少部分。
本发明的一个特定特征为，关联电路429用于使接收自沿单个脉冲束的相同或不同距离处的位置的反射与不同脉冲束上、不同时间间隔(代表要测量的风速范围)下的相同或不同距离的位置处的反射相互关联。优选地，根据本发明一个优选实施例执行的相互关联的结果是沿测量风速的锥形容积的轴线的每个位置处的向量，该向量代表风速。
本发明的另一个特定特征为，对互相不相干的脉冲激光束进行相互关联。因此，可在风速计中使用比目前传统多普勒激光风速计中采用的激光器和光学器件更便宜且可在更低信噪比下操作的激光器和光学器件。
现在参照图7A和7B，所述图7A和7B为用于监控风特性的非相干激光风速计的另一个替代实施例的结构和操作的部分图画部分示意简化图，所述非相干激光风速计包括用于提供风速的输出指示的关联电路，并且参照图8A和8B，图8A和8B为用于监控风特性的非相干激光风速计的另一个替代实施例的结构和操作的部分图画部分示意简化图，所述非相干激光风速计包括用于提供风速的输出指示的关联电路。
如图7A至8B所示，包括主振荡器和时间设定电路的风速计传输控制器430将定时控制输出提供给激光器432，所述激光器432例如为市场上可买到的法国Lannion的KeopsysSA公司生产的KULT激光器。所述控制输出优选控制激光器432的脉冲输出的功率电平和时间。激光器432的脉冲输出一般由光纤传输给光学放大器434，所述光学放大器434例如为市场上可买到的以色列Red-C Optical Networks Ltd.公司生产的High Power VariableGain/Fixed Gain EDFA(大功率可变增益/固定增益光纤放大器)。应理解的是，可采用任何其他合适光学放大器。还应理解的是，激光器432产生足够功率时，可省去所述光学放大器434。
光学放大器434的放大激光输出优选由光纤传输给开关436，所述开关436例如为市场上可买到的列支敦士登Schaan的Sercalo Microtechnology Ltd.of公司生产的快速光纤1×32开关。开关436由控制器430控制，使光学放大器434的激光输出根据控制器430提供的命令被引导到开关436的任何一个输出端口。
开关436的输出为多个脉冲束，每个脉冲束优选由单独光纤进行传输。优选采用32个单独光纤440组成的光纤束438在控制器430提供的控制输出的控制下传输相应数量的脉冲激光输出束。光纤束438的单个光纤440的端部以预期优选圆形配置位于透镜444的焦平面442中，以提供透镜444的具有围绕锥形表面设置的32个互相不相干脉冲束的光输出。可替代地，可设置层叠透镜代替透镜444。在焦平面442中沿剖面线A-A截取的面向透镜444的放大区A显示了光纤440和透镜444，所述光纤的圆形设置以透镜442的光轴为中心，所述光轴用参考数字446表示。
本发明该实施例的进一步特定特征为，所述多个脉冲激光输出使用其输出与光纤开关耦合的激光器实现。
图7A至8B所示实施例的进一步特定特征为，所述脉冲激光输出可由例如开关的装置根据控制器430提供的控制输出进行分配和引导，所述开关不具有可动部分，因而适用于气候恶劣且相对难以进入的环境。可替代地，所述脉冲激光输出可由其他机构(例如通过旋转镜或通过MEMS技术)进行分配和引导。
应理解的是，可通过将光纤440的端部合适地设置在合适透镜444的焦平面442中而实现脉冲激光束输出的任何合适预期设置。还应理解的是，光纤440的在透镜444的焦平面442中的端部可以以增强透镜444的能力的方式倾斜，从而收集多个光纤440发射的光，以使透镜444为相对简单且便宜的设计，这转而使风速计的设计更为坚固、制造更为便宜，从而更好地应用于大众市场。
透镜444的光输出一般撞击在一个或多个折叠式反射镜上，所述折叠式反射镜将脉冲束围绕具有中心轴线(未显示)的锥形表面向外引导。所述脉冲束一般撞击在粒子上，例如，空气分子或空气中的分子或气溶胶，并由其进行反射。可替代地，可省去所述折叠式反射镜，和/或用具有光学能力的一个或多个反射镜代替透镜。
如图7A和7B所示，反射收集光学器件(优选体现为反射镜452)从空气中的气溶胶中接收脉冲激光束的反射，并(可选地)通过一般包括至少一个透镜的聚焦光学器件454(优选地)引导至探测器456，所述探测器456一般为在1100-1700纳米下运行的InGaAs APDs探测器或InGaAs PIN二级管探测器，它们均可在市场上从美国新罕布什尔哈得孙的LaserComponents IG Inc.公司买到。可替代地，如图8A和8B所示，可省去聚焦光学器件454，并可采用探测器阵列457代替探测器456。
应理解的是，图7A至8B所示的实施例可包括滤光器，其将波长处于风速计产生的波长范围之外的光在到达探测器456或探测器阵列457之前过滤掉，从而减少探测器456或探测器阵列457接收的背景噪声的量。
一个或多个探测器456的放大输出通过A/D转换器458提供给关联电路459，所述关联电路459用于使来自各个方向的脉冲束的反射产生的信号相互关联，以提供关于空气中气溶胶的运动方向和速度的信息，所述信息代表风速。关联电路459优选体现为置于可编程处理器芯片(例如FPGA)上的软件。另外，可采用其他处理部件，例如DSP或CPU实时执行所需关联计算的至少部分。
本发明的一个特定特征为，关联电路459用于使接收自沿单个脉冲束的相同或不同距离处的位置的反射与不同脉冲束上、不同时间间隔(代表要测量的风速范围)下的相同或不同距离的位置处的反射相互关联。优选地，根据本发明一个优选实施例执行的相互关联的结果是沿测量风速的锥形容积的轴线的每个位置处的向量，该向量代表风速。
本发明的另一个特定特征为，对互相不相干的脉冲激光束进行相互关联。因此，可在风速计中使用比目前传统多普勒激光风速计中采用的激光器和光学器件更便宜、且可在更低信噪比下操作的激光器和光学器件。
现在参照图9，图9为用于监控风特性的非相干激光风速计的另一个替代实施例的结构和操作的部分图画部分示意简化图，所述非相干激光风速计包括用于提供风速的输出指示的关联电路。
如图9所示，包括主振荡器和时间设定电路的风速计传输控制器460将定时控制输出提供给激光器462，所述激光器462例如为市场上可买到的法国Lannion的Keopsys SA公司生产的KULT。所述控制输出优选控制激光器462的脉冲输出的功率电平和时间。激光器462的脉冲输出一般由光纤传输给光学放大器464，所述光学放大器464例如为市场上可买到的以色列Red-C Optical Networks Ltd.公司生产的High Power Variable Gain/FixedGain EDFA(大功率可变增益/固定增益光纤放大器)。应理解的是，可采用任何其他合适光学放大器。
光学放大器464的放大激光输出优选由光纤传输给分离器466，例如，基于PLC的分离器。
分离器466的输出为多个同时脉冲束，每个脉冲束优选由单独光纤同时进行传输。优选采用32个单独光纤470组成的光纤束468传输具有相同波长的相应数量的脉冲激光输出束。光纤束468的单个光纤470的端部以预期选圆形配置位于透镜474的焦平面472中，以提供透镜474的具有围绕锥形表面设置的32个互相不相干脉冲束的光输出。可替代地，可设置层叠透镜代替透镜474。在焦平面472中沿剖面线A-A截取面向透镜474的放大区A显示了光纤470和透镜474，所述光纤的圆形设置以透镜472的光轴为中心，所述光轴用参考数字476表示。
本发明该实施例的进一步特定特征为，所述多个脉冲激光输出使用其输出与分离器耦合的激光器实现。
图9所示的实施例的一个特定特征为，所述脉冲激光输出由例如分离器的装置产生，所述分离器不具有可动部分因而适用于气候恶劣且相对难以进入的环境。
应理解的是，可通过将光纤470的端部合适地设置在合适透镜474的焦平面472中而实现脉冲激光束输出的任何合适预期设置。还应理解的是，光纤470的在透镜474的焦平面472上的端部可以以增强透镜474的能力的方式倾斜，从而收集多个光纤470发射的光，以使透镜474为相对简单且便宜的设计，这转而使风速计的设计更为坚固、便宜，从而更好地应用于大众市场。
透镜474的光输出一般撞击在一个或多个折叠式反射镜上，所述折叠式反射镜将脉冲束围绕具有中心轴线(未显示)的锥形表面向外引导。所述脉冲束一般撞击在粒子上，例如，空气分子或空气中的分子或气溶胶，并由其进行反射。可替代地，可省去所述折叠式反射镜，和/或用具有光学能力的一个或多个反射镜代替透镜。
如图9所示，反射收集光学器件(优选体现为镜子482)从空气中的气溶胶中接收脉冲激光束的反射，并(优选地)将其引导到探测器阵列487，优选每个脉冲激光束有一个探测器，所述探测器阵列487一般在1100-1700纳米下运行的InGaAs APDs探测器或PIN二级管探测器，它们均为市场上可买到的美国新罕布什尔哈得孙的Laser Components IG Inc.公司生产的。
应理解的是，图9所示的实施例可包括滤光器，所述滤光器将波长处于风速计产生的波长范围之外的光在到达探测器阵列487之前过滤掉，从而减少探测器阵列487接收的背景噪声的量。
探测器阵列487的放大输出通过与32个脉冲束对应的32个ADC转换器组成的阵列488提供给关联电路489，所述关联电路489用于使来自各个方向的脉冲束的反射产生的信号相互关联，以提供关于空气中气溶胶的运动方向和速度的信息，所述信息代表风速。关联电路489优选体现为置于可编程处理器芯片(例如FPGA)上的软件。另外，可采用其他处理部件，例如DSP或CPU实时执行所需关联计算的至少部分。
本发明的一个特定特征为，关联电路489用于使接收自沿单个脉冲束的相同或不同距离处的位置的反射与不同脉冲束上、不同时间间隔(代表要测量的风速范围)下的相同或不同距离的位置处的反射相互关联。优选地，根据本发明一个优选实施例执行的相互关联的结果是沿测量风速的锥形容积的轴线的每个位置处的向量，该向量代表风速。
本发明的另一个特定特征为，对互相不相干的脉冲激光束进行相互关联。因此，可在风速计中使用比目前传统多普勒激光风速计中采用的激光器和光学器件更便宜且可在更低信噪比下操作的激光器和光学器件。
现在参照图10，图10为示出了图5A至图9所示系统的关联电路的操作的简化流程图；以及参照图11，图11为有助于理解图5A至图9所示的用于基本竖直定向的脉冲激光束的系统的操作的简化脉冲激光束关联图。
如上文根据图5A至图9所述，多个脉冲激光束(优选32个脉冲激光束)沿以轴线490为中心的锥形表面设置。轴线490可沿任何合适方向定向。一般来说，当激光风速计位于地面上时，轴线490竖直定向。当激光风速计位于风轮机的机舱上时，轴线490一般处于水平面中。
在所示示例中，如下文所述，轴线490为竖直的。图11显示了沿绕轴线490的锥形表面设置的四种典型脉冲激光束，用字母A、L、P和R表示。
如图10的简化流程图中的框502所示，最初，在预定测量时间收集表示来自多个激光束的激光辐射的信号，所述激光束由距激光风速计各种距离处的空气中的气溶胶进行反向散射，所述不同距离表示为不同的竖直高度。
随后，如框504所示，选择给定竖直高度，在所述高度处要测量风速向量。
随后，如框506所示，对不同激光束对上的位置(所述位置位于距风速计相同距离)处的接收信号进行初始相互关联。在轴线490是竖直的情况下，这些关联性基本存在于通常处于同一水平面的位置之间。这基于风基本为水平的假设。这种关联性优选最初在某些(但并非所有)脉冲激光束对之间进行，一般为图11所示的激光束A、L、P和R。图I显示了接收自位置A13的信号，图II显示了接收自位置A12的信号，图III显示了接收自位置L13的信号。
一个典型关联图如关联图I表示的，显示了接收自位置L13的信号与接收自位置A13的信号之间的关联性，位置L13和A13一般相距25米。认为在风从L13吹向A13时，接收自两个位置的信号之间的关联性达到最大值。关联图I显示了接收自这两个位置的信号之间的最大关联性是在5秒的时移下接收的，这意味着，位置L13和A13之间的风的平均水平速度为每秒5米。
根据不同脉冲激光束对(一般为处于相同高度的A、L、P和R)之间的各种关联性结果，可确定该高度下的风速向量的水平投影的方向和幅度的近似表示。
随后，如框508所示，利用在由关联峰值(例如，关联图I所示的关联峰值)代表的偏移时间前后的偏移时间范围内基本邻近于风速向量的水平投影路径的所选激光束执行进一步的相互关联。这些进一步相互关联提供了方向和偏移时间上的增强分辨率关联性结果，从而提供给定高度下的风速向量的增强分辨率水平投影。
随后，如框510所示，在距激光风速计不同距离(即，处于不同高度)处的位置之间执行附加关联。一个典型的这种关联示出在图11中的位置L13与A12之间。
这种附加关联的一个典型关联图用关联图II表示，显示了接收自位置L13的信号与接收自位置A12的信号之间的关联性，位置L13和A12一般相距27米。认为在风从L13吹向A12时，接收自这两个位置的信号之间的关联性达到最大值。如关联图II所示，该最大关联性高于图I所示的最大关联性，这意味着风的实际向量不完全为水平的，而是沿从L13至A12的方向上。关联图II还显示了在5秒的时移下接收到关联性峰值，这意味着，位置L13和A12之间的风的平均速度为5.4m/sec。
根据不同脉冲激光束对(一般在执行水平关联的高度附近的不同高度处的A、L、P和R)之间的各种关联结果，可确定该高度下的风速向量的表示。
如框512所示，对要测量风速向量的所有关联高度都重复上述程序，优选地，随时间推移而一直重复。存储所述风速向量且根据情况进行使用。
现在参照图12，图12为图5A至图9所示系统的关联电路的操作简化流程图；并参照图13，图13为有助于理解图5A至图9所示的用于基本水平定向的脉冲激光束的系统的操作的简化脉冲激光束关联图。
如上文根据图5A至图9所述，多个脉冲激光束，优选32个脉冲激光束沿以轴线690为中心的锥形表面设置。轴线690可沿任何合适方向定向。一般来说，当激光风速计位于地面上时，轴线690定向为竖直的。当激光风速计位于风轮机的机舱上时，轴线690一般处于水平面中。
在所示示例中，如下文所述，轴线690为水平的。图13显示了沿绕轴线690的锥形表面设置的四种典型脉冲激光束，用字母A、L、P和R表示。
如图12的简化流程图中的框702所示，最初，在预定测量时间内收集表示来自多个激光束的激光辐射的信号，所述激光束由空气中的距激光风速计不同距离处的气溶胶反向散射，所述不同距离代表与激光风速计不同的基本水平距离。
随后，如框704所示，选择要测量风速向量的距激光风速计的给定距离。
随后，如框706所示，对接收自沿特定激光束大约处于给定距离的不同位置处的信号进行初始关联，优选对于某些(并非所有)脉冲激光束对(一般为图13所示的激光束A、L、P和R)之间进行所述初始关联。这基于风基本为水平的假设。图I显示了接收自位置A12的信号，图II显示了接收自位置A11的信号，图III显示了接收自位置A10的信号，图IV显示了接收自位置R9的信号。
一个典型关联图用关联图I表示，显示了接收自位置A10的信号与接收自位置A12的信号之间的关联性，位置A10和A12一般相距20米。认为当风从A10吹向A12时，接收自这两个位置的信号之间的关联性达到最大值。关联图I显示了接收自这两个位置的信号之间的最大关联性是在2秒的时移下接收的，这意味着，位置A10和A12之间的风的平均速度为每秒10米。
根据大约处于沿某些脉冲激光束(一般为A、L、P和R)的特定激光束的给定距离处的位置之间的各种关联结果，可对于沿激光束A的给定距离确定风速向量的水平投影的方向和幅度的近似指示。
随后，如框708所示，利用在由关联峰值(例如，关联图I所示的关联峰值)代表的偏移时间前后的偏移时间范围内基本邻近于风速向量的水平投影路径的所选激光束执行进一步的相互关联。这些进一步相互关联提供了方向和偏移时间上的增强分辨率关联性结果，从而提供给定距离处的风速向量的增强分辨率水平投影。
随后，如框710所示，在不同激光束上的位置之间进行附加关联。
这种额外关联的一个典型关联图用图13中的关联图II表示，显示了接收自位置R9的信号与接收自位置A11的信号之间的关联性，位置R9和A11一般相距25米。认为当风从R9吹向A11时，接收自这两个位置的信号之间的关联性达到最大值。如关联图II所示，该最大关联性高于图I所示的最大关联性，这意味着风的实际向量并非沿激光束A，而是沿从R9至A11的方向上。关联图II还显示了在2秒的时移下接收到关联性峰值，这意味着，位置R9和A11之间的风的平均速度为12.5米每秒。
根据不同脉冲激光束对(一般为A、L、P和R)之间的各种关联性结果，可获得沿水平轴690的给定距离处的风速向量的指示。
如框712所示，对距要测量风速向量的激光风速计相隔的所有关联距离都重复上述程序，优选地，在随时间的推移一直重复。存储所述风速向量并根据情况进行使用。
现在参照图14，图14为图5A至图9所示的非相干激光风速计的关联电路产生的典型关联图。
关联函数C(τ)图的数学描述可为：
其中：
IA和IB分别为随时间而变的来自空间位置A和B的反射激光束的强度；
ti表示记录反射样值的n个时间点的其中之一；和分别为在n个时间点上记录的n个样值的位置A和B的平均反射强度；以及
τ为对于其计算关联函数的时差参数，τ可为正数或负数。
如图14所示，关联函数C在τp的时差下达到峰值，τp代表特定反射图案从空间中的位置A移动到B所需的时间，从而形成该时差范围内的位置A和位置B处测量的反射激光束的强度之间的峰值关联性。假设空间中的反射图案偏移几乎不随局部风向量的变化而变化(至少对于短时间周期是如此，该短时间周期幅度与τp大约相同)，所述关联峰值实际上测量风将反射粒子从位置A携带到位置B所需的时间，因此，峰值关联的时间与空间中位置A和B之间的平均风速成正比。如上文根据图11和图13所述，在空间中的多个位置之间建立多个关联函数然后分析不同关联函数的结果峰值通常有助于精确计算空间中的风速和风向。
现有技术中的技术人员已知的是，如Ting-i Wang等人的著作(纳入本文，作为参考)所述，还有其他方法用于根据关联函数计算风向量。这些方法包括：测量约为τp＝0的时差下的关联函数的坡度，测量表示位置A与位置A的关联性的自关联函数的宽度，和/或测量自关联函数与关联函数的交点。所有这些参数都用于基本精确地计算由激光风速计测量的空间中至少两个位置之间的风速。
本领域的技术人员应理解的是，本发明并不限于上文具体显示和描述的内容。而是，本发明还包括上文所述特征的各种组合和次组合及其修改和变形，所述修改和变形是本领域的技术人员在阅读上文时所想到的且不属于现有技术的内容。

Claims (17)

1.一种激光风速计，包括：
可调谐激光器；
扫描仪，从所述可调谐激光器接收输出，并在各个扫描方向提供激光束输出，当撞击在大气中的粒子上时所述激光束具有非相干性；
至少一个探测器，用于从反向散射的激光束输出中接收信号，以及
关联电路，用于使所述至少一个探测器接收的信号相互关联，所述关联电路用于使接收自沿单个脉冲束的不同距离处的位置的反向散射激光束、沿不同脉冲束的相同距离处的位置的反向散射激光束、在不同时间间隔下沿不同脉冲束的不同距离处的位置的反向散射激光束相互关联以提供大气中的粒子的运动方向和速度的信息，所述信息表示风速，所述不同脉冲束和不同时间间隔代表要测量的风速的范围。
2.根据权利要求1所述的激光风速计，其特征在于，所述可调谐激光器为波长可调谐激光器，所述扫描仪为波长响应扫描仪，在多个波长下接收所述输出，并根据所述多个波长在各个扫描方向提供所述激光束输出。
3.根据权利要求1所述的激光风速计，还包括用于给所述可调谐激光器提供定时控制输出的风速计传输控制器。
4.根据权利要求3所述的激光风速计，其特征在于，所述控制输出包括所述可调谐激光器的脉冲输出的功率电平、时间和波长。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光风速计，还包括光学放大器。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的激光风速计，还包括与所述可调谐激光器耦接的波分多路复用器。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的激光风速计，其特征在于，所述至少一个探测器包括探测器阵列。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的激光风速计，还包括滤光器。
9.一种激光风速计，包括：
激光器；
光学开关，对控制信号做出响应，以便在各个扫描方向提供激光束，当所述激光束撞击在大气中的粒子上时具有非相干性；
至少一个探测器，用于从非相干的反向散射的激光束输出中接收信号；以及
关联电路，用于使所述至少一个探测器接收的信号相互关联，所述关联电路用于使接收自沿单个脉冲束的不同距离处的位置的反向散射激光束、沿不同脉冲束的相同距离处的位置的反向散射激光束、在不同时间间隔下沿不同脉冲束的不同距离处的位置的反向散射激光束相互关联以提供大气中的粒子的运动方向和速度的信息，所述信息表示风速，所述不同脉冲束和不同时间间隔代表要测量的风速的范围。
10.根据权利要求9所述的激光风速计，还包括光学放大器。
11.根据权利要求9所述的激光风速计，其特征在于，所述至少一个探测器包括探测器阵列。
12.根据权利要求9所述的激光风速计，还包括滤光器。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的激光风速计，其中，所述光学开关不具有移动部分。
14.根据权利要求9至12中任一项所述的激光风速计，其中，所述光学开关是MEMS光学开关。
15.一种激光风速计，包括：
激光器；
激光束分离器，用于在多个扫描方向同时提供激光束输出；
多个探测器，用于从所述激光束输出的反向散射中接收信号；以及
关联电路，用于使所述多个探测器接收的信号相互关联，所述关联电路用于使接收自沿单个脉冲束的不同距离处的位置的反向散射激光束、沿不同脉冲束的相同距离处的位置的反向散射激光束、在不同时间间隔下沿不同脉冲束的不同距离处的位置的反向散射激光束相互关联以提供大气中的粒子的运动方向和速度的信息，所述信息表示风速，所述不同脉冲束和不同时间间隔代表要测量的风速的范围。
16.根据权利要求15所述的激光风速计，还包括光学放大器。
17.根据权利要求15所述的激光风速计，还包括滤光器。
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Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2484868B (en) * 2009-08-18 2013-08-07 Hitesh Mehta A novel fiber optic training kit
EP2327876A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-01 Lm Glasfiber A/S Wind turbine blade provided with optical wind velocity measurement system
US20110149268A1 (en) * 2009-12-17 2011-06-23 Marchant Alan B Dynamic 3d wind mapping system and method
EP2531861A1 (en) * 2010-02-05 2012-12-12 Catch The Wind, Inc. High-density wind velocity data collection for wind turbine
US9686122B2 (en) 2010-05-10 2017-06-20 Locus Energy, Inc. Methods for orientation and tilt identification of photovoltaic systems and solar irradiance sensors
CN103053167B (zh) 2010-08-11 2016-01-20 苹果公司 扫描投影机及用于3d映射的图像捕获模块
US8606418B1 (en) 2011-03-18 2013-12-10 Rockwell Collins, Inc. Wind prediction for wind farms through the use of weather radar
US8849737B1 (en) 2011-03-18 2014-09-30 Rockwell Collins, Inc. Prediction method of predicting a future state of a system
US9002483B1 (en) 2011-03-18 2015-04-07 Rockwell Collins, Inc. Diploid control of water heaters
US8489247B1 (en) * 2011-03-18 2013-07-16 Rockwell Collins, Inc. Agent-based chaotic control of wind turbines
EP2726736B1 (en) 2011-06-30 2016-12-07 Vestas Wind Systems A/S Remote sensing system for wind turbines
US9217415B2 (en) * 2011-10-14 2015-12-22 Vestas Wind Systems A/S Estimation of wind properties using a light detection and ranging device
US9234506B2 (en) * 2011-10-14 2016-01-12 Vestas Wind Systems A/S Estimation of wind properties using a light detection and ranging device
CN102418660A (zh) * 2011-10-17 2012-04-18 王风发 无线传输信号系统
US20150122007A1 (en) * 2011-12-08 2015-05-07 Vestas Wind Systems A/S Wind detector for wind turbine generators
WO2013092746A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-27 Danmarks Tekniske Universitet A single laser all-fibre based optical sensor and switching system and method for measuring velocity in atmospheric air flow
US9157790B2 (en) * 2012-02-15 2015-10-13 Apple Inc. Integrated optoelectronic modules with transmitter, receiver and beam-combining optics for aligning a beam axis with a collection axis
EP2926164A4 (en) * 2012-11-30 2015-12-16 Tchoryk Peter ATMOSPHERIC MEASUREMENT SYSTEM
US9239959B1 (en) * 2013-04-08 2016-01-19 Lockheed Martin Corporation Multi-resolution, wide field-of-view, unmanned ground vehicle navigation sensor
JP2015025901A (ja) * 2013-07-25 2015-02-05 船井電機株式会社 レーザ走査装置
WO2015066003A1 (en) * 2013-10-29 2015-05-07 Quinlan Patrick Wind turbine acoustic noise and shadow-flicker mitigation
WO2015075123A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-28 Envision Energy (Jiangsu) Co., Ltd. Wind farm
FR3028958B1 (fr) * 2014-11-25 2016-12-30 Leosphere Lidar pulse a amplificateur optique a semi-conducteur
TWI518329B (zh) * 2014-12-02 2016-01-21 財團法人工業技術研究院 光學式測風系統
US20170307648A1 (en) * 2014-12-12 2017-10-26 Mitsubishi Electric Corporation Laser radar device
DK201570195A1 (en) * 2015-04-07 2016-09-26 Vestas Wind Sys As Control system for wind turbine having multiple rotors
JP6894082B2 (ja) 2015-09-28 2021-06-23 バラジャ ピーティーワイ リミテッドＢａｒａｊａ Ｐｔｙ Ｌｔｄ 空間プロファイリングシステムおよび方法
CN106996987A (zh) * 2016-01-22 2017-08-01 圣约翰科技大学 优化风力机组的风场参数串联预测系统及其方法
US10539116B2 (en) 2016-07-13 2020-01-21 General Electric Company Systems and methods to correct induction for LIDAR-assisted wind turbine control
US11137519B2 (en) * 2016-07-21 2021-10-05 Rosemount Aerospace Inc. Multi-fiber optical sensor for icing
CN110168430B (zh) 2016-11-16 2022-08-23 博莱佳私人有限公司 光束定向器
US11474256B2 (en) * 2016-11-28 2022-10-18 Mitsubishi Electric Corporation Data processing device, laser radar device, and wind measurement system
EP3555663A4 (en) 2016-12-16 2020-08-12 Baraja Pty Ltd. ESTIMATION OF THE SPATIAL PROFILE OF AN ENVIRONMENT
KR20200081357A (ko) 2017-08-25 2020-07-07 바라자 피티와이 엘티디 환경의 공간 프로파일의 추정
KR20200084863A (ko) 2017-09-06 2020-07-13 바라자 피티와이 엘티디 광학 빔 지향기
US11656632B2 (en) 2019-07-12 2023-05-23 The Boeing Company Takeoff/landing stability augmentation by active wind gust sensing
CN110531107B (zh) * 2019-09-09 2021-10-01 中国科学技术大学 大尺度风墙风场的监测支撑组件和监测试验设备
FR3111991B1 (fr) * 2020-06-29 2022-06-17 Ifp Energies Now Procédé de détermination des composantes de la vitesse du vent au moyen d’un capteur de télédétection par Laser et au moyen d’une cohérence temporelle
US11588551B2 (en) * 2020-11-25 2023-02-21 Raytheon Company Fiber-bundled frequency-shifted transmitter for direct detection LIDAR
WO2024039845A1 (en) * 2022-08-18 2024-02-22 The Regents Of The University Of Michigan Wind sensor and method of making wind direction and wind velocity estimations
CN116859374B (zh) * 2023-08-31 2023-11-14 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种激光雷达测风校标方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2946893A (en) * 1950-12-13 1960-07-26 Hughes Aircraft Co Scanner for optical systems
US4130339A (en) * 1976-03-16 1978-12-19 Canon Kabushiki Kaisha Scanning optical system including optical system for detecting an information beam
GB1593284A (en) * 1977-03-15 1981-07-15 Nat Res Dev Optical inspection
US4651017A (en) 1985-02-08 1987-03-17 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Wind energy conversion system
US5796471A (en) 1995-09-18 1998-08-18 Utah State University Lidar atmospheric wind detector
WO1998042980A1 (en) 1997-03-26 1998-10-01 Forskningscenter Risø A wind turbine with a wind velocity measurement system
JP3001482B2 (ja) 1997-10-29 2000-01-24 国立環境研究所長 風向風速レーザレーダ
JPH11194286A (ja) * 1998-01-07 1999-07-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd マルチビーム走査装置
JPH11271350A (ja) 1998-03-20 1999-10-08 Nec Aerospace Syst Ltd 風向・風速測定方法及び装置
US6313908B1 (en) * 1998-07-02 2001-11-06 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Apparatus and method using a holographic optical element for converting a spectral distribution to image points
US6687036B2 (en) 2000-11-03 2004-02-03 Nuonics, Inc. Multiplexed optical scanner technology
US6646725B1 (en) 2001-07-11 2003-11-11 Iowa Research Foundation Multiple beam lidar system for wind measurement
US6542227B2 (en) 2001-09-04 2003-04-01 Rosemount Aerospace, Inc. System and method of measuring flow velocity in three axes
US6870629B1 (en) * 2001-10-29 2005-03-22 Precision Photonics Corporation Optical frequency sweep control and readout by using a phase lock
GB0128588D0 (en) * 2001-11-29 2002-01-23 Qinetiq Ltd Coherent laser radar apparatus
US7495774B2 (en) * 2002-03-01 2009-02-24 Michigan Aerospace Corporation Optical air data system
WO2004001330A2 (en) * 2002-06-24 2003-12-31 Lightgage, Inc. Multi-stage data processing for frequency-scanning interferometer
WO2004003463A2 (en) * 2002-07-01 2004-01-08 Lightgage, Inc. Interferometer system of compact configuration
US7012688B2 (en) * 2002-07-31 2006-03-14 Jan Arwood Northby Method and apparatus for measuring particle motion optically
US8072584B2 (en) * 2002-08-02 2011-12-06 Ophir Corporation Optical air data systems and methods
GB2398841A (en) 2003-02-28 2004-09-01 Qinetiq Ltd Wind turbine control having a Lidar wind speed measurement apparatus
JP4102278B2 (ja) 2003-03-19 2008-06-18 三菱電機株式会社 風力発電システム
GB0316241D0 (en) 2003-07-11 2003-08-13 Qinetiq Ltd Wind speed measurement apparatus and method
CA2449551A1 (en) * 2003-11-17 2005-05-17 Photon Control Inc. Optical device and method for sensing multiphase flow
WO2005050254A1 (en) 2003-11-24 2005-06-02 Soreq Nuclear Research Center Fire control system using a lidar (laser identification, detecting and ranging) unit
GB0411097D0 (en) 2004-05-19 2004-06-23 Qinetiq Ltd Laser radar device and method
GB0515605D0 (en) 2005-07-29 2005-09-07 Qinetiq Ltd Laser measurement device and method
US7342323B2 (en) 2005-09-30 2008-03-11 General Electric Company System and method for upwind speed based control of a wind turbine
US20070124025A1 (en) 2005-11-29 2007-05-31 General Electric Company Windpark turbine control system and method for wind condition estimation and performance optimization
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