CN105759325B - 一种激光粒谱仪标定除杂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光粒谱仪标定除杂装置，包括：用于安装激光粒谱仪的安装支架，安装支架包括用于安装激光发射器的第一支杆，和用于安装激光接收器的第二支杆；设置在第一支杆和第二支杆之间，且用于支撑旋转电机的电机支架；安装在电机支架上，且转速已知的旋转电机；与旋转电机的输出轴垂直，且中部与旋转电机的输出轴相连的连杆；至少设置在连杆的一端，且直径已知的第一球体，第一球体在旋转过程中穿过激光发射器的光带。本发明通过简单的机械结构结合简单的理论计算即可实现对激光粒谱仪的标定；同时旋转运动的连杆和球体还能够及时清除激光粒谱仪采样区的杂物，该装置尤其适用于户外条件下现场对激光粒谱仪进行标定和校正的工作。

Description

一种激光粒谱仪标定除杂装置

技术领域

本发明涉及激光测量技术领域，更具体的说，涉及一种激光粒谱仪标定除杂装置。

背景技术

随着科技的快速发展，在测量领域应用激光这一特定介质来进行测量的手段已经十分普遍，其中主要是利用激光的反射、消光、前散射、后散射、米散射等原理来对目标物进行测量。

激光粒谱仪就是利用激光的消光原理来进行雨雪天气测量的。它克服了传统的雨滴谱测量技术中存在的多种缺点，例如精度低、工作量大、测量时差性以及成本高等缺点，在实际应用中取得了良好的效果。

但是，激光粒谱仪通常是在野外工作，野外工作的环境通常较为恶劣，在激光粒谱仪的采样区内往往会出现杂物，例如蜘蛛网、树叶等杂物，这会严重影响激光粒谱仪的测量结果；另外作为精密仪器，激光粒谱仪需要定期的校准，以保证其测量精度。

然而目前激光粒谱仪的校准需要将仪器拆卸后放到实验室环境下进行，然后在安装回采样点，对于某一地区天气的检测是多点采集后分析，仪器的分布范围很大，这种重复性的校准清理工作就会变得费时费力。

因此，如何能够提供一种简单实用的激光粒谱仪标定除杂装置是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种激光粒谱仪标定除杂装置，以便能够简单方便的在户外实现激光粒谱仪的标定工作，并同时能够对激光粒谱仪采样区的杂物进行清除。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光粒谱仪标定除杂装置，包括：

用于安装激光粒谱仪的安装支架，所述安装支架包括用于安装激光发射器的第一支杆，和用于安装激光接收器的第二支杆；

设置在所述第一支杆和所述第二支杆之间，且用于支撑旋转电机的电机支架；

安装在所述电机支架上，且转速已知的旋转电机；

与所述旋转电机的输出轴垂直，且中部与所述旋转电机的输出轴相连的连杆；

至少设置在所述连杆的一端，且直径已知的第一球体，所述第一球体在旋转过程中穿过所述激光发射器的光带。

优选地，所述激光粒谱仪的光带位于所述连杆的旋转平面内。

优选地，所述连杆的另一端设置有用于清洁所述激光发射器和所述激光接收器的清扫件。

优选地，所述清扫件为毛刷。

优选地，所述激光粒谱仪的光带与所述连杆的旋转平面垂直，且所述旋转电机的输出轴与所述激光粒谱仪光带之间的距离为L₁，所述连杆的长度为L₂，其中，L₂＞2L₁。

优选地，所述连杆的另一端设置有直径已知，且与所述第一球体直径不同的第二球体。

优选地，所述第一球体的直径为4mm，第二球体的直径为2mm。

优选地，所述电机支架的下端设置有用于与所述第一支杆相连的第一安装脚，和用于与所述第二支杆相连的第二安装脚。

优选地，所述第一安装脚与所述第一支杆之间，以及所述第二安装脚与所述第二支杆之间均为卡箍连接。

本发明中所公开的激光粒谱仪标定装置的使用方法如下：

将各部件安装到位后，启动旋转电机，旋转电机的输出轴带动连杆转动，连杆的长度已知，连杆端部的球体旋转过程中经过激光粒谱仪的光带，激光粒谱仪将对通过光带的球体的大小和速度进行记录；由于连杆长度和电机输出轴的转速均已知，因此球体经过光带时的速度可以通过理论计算得出；并且在球体直径已知的前提下，球体的大小也可通过理论计算得出，将理论计算值与激光粒谱仪采集所得到的值进行比对，如误差超出允许范围，那么参考理论计算值对激光粒谱仪进行标定；同时，旋转运动的连杆以及球体还可以将激光粒谱仪采样区的杂物及时清理，从而有效避免了杂物对测量结果的影响。

由此可见，本发明中所公开的激光粒谱仪标定除杂装置通过简单的机械结构结合简单的理论计算即可实现对激光粒谱仪的标定；同时旋转运动的连杆和球体还能够及时清除激光粒谱仪采样区的杂物，因此这种激光粒谱仪尤其适用于户外条件下现场对激光粒谱仪进行标定和校正的工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。

图1为本发明实施例中所公开的激光粒谱仪标定除杂装置的整体结构示意图；

图2为图1中激光粒谱仪标定除杂装置的主视示意图；

图3为图1中激光粒谱仪标定除杂装置的俯视示意图；

图4为本发明另一实施例中所公开的激光粒谱仪标定除杂装置的整体结构示意图；

图5为图4中激光粒谱仪标定除杂装置的俯视示意图。

其中，

1为安装支架，3为电机支架，4为旋转电机，5为连杆，6为第一球体，7为光带，8为第二球体，9为球体运动轨迹，11为第一支杆，12为第二支杆，21为激光发射器，22为激光接收器，31为第一安装脚，32为第二安装脚。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种激光粒谱仪标定除杂装置，以便能够简单方便的在户外实现激光粒谱仪的标定工作，并同时能够对激光粒谱仪采样区的杂物进行清除。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请同时参考图1至图3，图1为本发明实施例中所公开的激光粒谱仪标定除杂装置的整体结构示意图，图2为图1中激光粒谱仪标定除杂装置的主视示意图，图3为图1中激光粒谱仪标定除杂装置的俯视示意图。

本发明中所公开的激光粒谱仪标定除杂装置包括：安装支架1、电机支架3、旋转电机4、连杆5以及第一球体6，其中安装支架1用于安装激光粒谱仪，具体包括第一支杆11和第二支杆12，第一支杆11用于安装激光粒谱仪的激光发射器21，第二支杆12用于安装激光粒谱仪的激光接收器22，电机支架3设置在第一支杆11和第二支杆12之间，并且用于支撑旋转电机4，旋转电机4安装在电机支架1上，连杆5与旋转电机4的输出轴垂直，并且连杆5的中部与旋转电机4的输出轴相连，第一球体6的直径已知，并且第一球体6至少设置在连杆5的一端，在跟随连杆5旋转的过程中，第一球体6穿过激光发射器21的光带7。

本发明中所公开的激光粒谱仪标定除杂装置的标定、除杂原理为：

将各部件安装到位后，启动旋转电机4，旋转电机4的输出轴带动连杆5转动，连杆5的长度已知，连杆5端部的球体旋转过程中经过激光粒谱仪的光带7，激光粒谱仪将对通过光带7的球体的大小和速度进行记录；由于连杆5长度和电机输出轴的转速均已知，因此球体经过光带7时的速度可以通过理论计算得出；并且在球体直径已知的前提下，球体的大小也可通过理论计算得出，将理论计算值与激光粒谱仪采集所得到的值进行比对，如误差超出允许范围，那么参考理论计算值对激光粒谱仪进行标定；同时，旋转运动的连杆5以及球体还可以将激光粒谱仪采样区的杂物及时清理，从而有效避免了杂物对测量结果的影响。

请参考图2，在本实施例中，激光粒谱仪的光带7位于连杆5的旋转平面内，也就是说，连杆5的旋转平面与光带7的发射方向平行，为了进一步提高除杂效果，连杆5的一端设置有上述第一球体6，另一端设置有用于清洁激光发射器21和激光接收器22的清扫件，清扫件的选择并不局限于一种，例如毛刷、抹布、或者其他柔性材料均可作为清扫件来使用。

连杆5的旋转平面除了与激光粒谱仪光带7的发射方向平行之外，还可以与激光粒谱仪的光带7的发射方向呈一定角度设置，该角度并不受限制，如图4和图5中所示。与此同时，旋转电机4的输出轴与激光粒谱仪的光带7之间的距离为L1，连杆5的长度为L2，需要保证L2＞2L1才能够使球体穿过光带，并保证球体在竖直方向上存在分速度，从而实现激光粒谱仪对球体的大小和速度的记录。

当然，本发明中更推荐连杆5的旋转平面与激光粒谱仪的光带7的发射方向平行，如图1至图3中所示。

不难理解的是，当连杆5仅在一端设置有第一球体6时，连杆5本身不可避免的会对球体遮光面积产生影响，为了消除连杆5本身对激光粒谱仪数据采集的影响，本实施例在连杆5的另一端还设置了第二球体8，第二球体8的直径也是已知的，激光粒谱仪分别记录第一球体6和第二球体8的速度、大小，将两次记录值相减可以求得球体大小的差值，同时，通过理论计算也可以直接计算得出球体大小的差值，将两个差值比较，若超出误差允许范围，则对激光粒谱仪进行标定。这可以消除连杆5本身对测量结果所造成的影响，提高标定精度。

第一球体6和第二球体8的大小虽无限制，但是原则上应当模拟雨滴大小，在本实施例中，第一球体6和第二球体8的直径分别为4mm和2mm。

更为优选的，旋转电机4还带有停止位置锁止功能，在停机状态下，连杆5两端的球体应当尽可能远离激光粒谱仪的光带，当然，旋转电机4本身也应当尽可能远离激光粒谱仪的光带7。

为了安装的方便，本实施例中的电机支架3下端设置有用于与第一支杆11相连的第一安装脚31，和用于与第二支杆12相连的第二安装脚32，如图1和图2中所示，第一安装脚31和第二安装脚32与电机支架3可以采用螺钉相连，为了进一步优化方案，本实施例中的第一安装脚31与第一支杆11之间，以及第二安装脚32与第二支杆12之间均采用卡箍连接，如图1和图2中所示，这可以方便电机支架3在安装支架1上的拆装。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种激光粒谱仪标定除杂装置，其特征在于，包括：

用于安装激光粒谱仪的安装支架(1)，所述安装支架(1)包括用于安装激光发射器(21)的第一支杆(11)，和用于安装激光接收器(22)的第二支杆(12)；

设置在所述第一支杆(11)和所述第二支杆(12)之间，且用于支撑旋转电机(4)的电机支架(3)；

安装在所述电机支架(3)上，且转速已知的旋转电机(4)；

与所述旋转电机(4)的输出轴垂直，且中部与所述旋转电机(4)的输出轴相连的连杆(5)；

至少设置在所述连杆(5)的一端，且直径已知的第一球体(6)，所述第一球体(6)在旋转过程中穿过所述激光粒谱仪的光带(7)。

2.如权利要求1所述的激光粒谱仪标定除杂装置，其特征在于，所述激光粒谱仪的光带(7)位于所述连杆(5)的旋转平面内。

3.如权利要求2所述的激光粒谱仪标定除杂装置，其特征在于，所述连杆(5)的另一端设置有用于清洁所述激光发射器(21)和所述激光接收器(22)的清扫件。

4.如权利要求3所述的激光粒谱仪标定除杂装置，其特征在于，所述清扫件为毛刷。

5.如权利要求1所述的激光粒谱仪标定除杂装置，其特征在于，所述激光粒谱仪的光带(7)与所述连杆(5)的旋转平面垂直，且所述旋转电机(4)的输出轴与所述激光粒谱仪光带(7)之间的距离为L₁，所述连杆(5)的长度为L₂，其中，L₂＞2L₁。

6.如权利要求2或5所述的激光粒谱仪标定除杂装置，其特征在于，所述连杆(5)的另一端设置有直径已知，且与所述第一球体(6)直径不同的第二球体(8)。

7.如权利要求6所述的激光粒谱仪标定除杂装置，其特征在于，所述第一球体(6)的直径为4mm，第二球体(8)的直径为2mm。

8.如权利要求1-5任意一项所述的激光粒谱仪标定除杂装置，其特征在于，所述电机支架(3)的下端设置有用于与所述第一支杆(11)相连的第一安装脚(31)，和用于与所述第二支杆(12)相连的第二安装脚(32)。

9.如权利要求8所述的激光粒谱仪标定除杂装置，其特征在于，所述第一安装脚(31)与所述第一支杆(11)之间，以及所述第二安装脚(32)与所述第二支杆(12)之间均为卡箍连接。