CN113219497A - 一种激光雷达测风系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光雷达测风系统，包括底板，所述底板上开设有环形槽，所述底板上固定设置有旋转电机，所述激光回波信号接收筒通过复合数据电缆信号连接于光谱扫描仪；所述激光雷达信号源上固定设置有激光放大器，所述激光放大器上固定设置有激光发射望远镜；所述固定块上设置有清洁块，所述旋转杆上固定设置有多个聚风叶片，所述传动杆远离第四锥齿轮的一端固定设置有凸轮，所述L型清洁板的底部固定设置有清洁软垫。本发明提供了激光雷达测风系统，内置有清洁装置，可以对激光雷达信号源、激光放大器、激光发射望远镜和激光回波信号接收筒等进行清洁，有效确保信号发送和接收的强度和精确性，且装置能够针对不同方向进行测风。

Description

一种激光雷达测风系统

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，具体为一种激光雷达测风系统。

背景技术

激光测风雷达发射激光到待测空气中，在激光聚焦处，激光与大气中的气溶胶粒子产生相互作用，由于气溶胶粒子的米散射效应和相对运动产生的多普勒效应，会产生具有多普勒频移的后向散射光，通过对具有多普勒频移的后向散射光进行处理，可获得大气中的风速。

现有技术中，申请号为“201820665311.3”的一种激光雷达测风设备，包括机体，所述机体的左侧壁上设置有铰链，且机体通过铰链与上盖连接，所述上盖的外壁上开设有凹槽拉手，所述机体的内部空腔底部设置有蓄电池，且蓄电池的上方设置有隔板，所述隔板的上方安装有定位板，且定位板的左侧设置有激光发射器，所述激光发射器通过绝缘垫与隔板连接，所述定位板的右侧设置有雷达发射器，且雷达发射器通过绝缘垫与隔板连接。本实用新型通过设置散热板、降温腔，在设备进行工作时因大量消耗能量从而会散发出大量的热量散热板可有效的对雷达发射器进行降温工作同时降温腔内的散热扇可加快设备内部的气体流速从而使外界冷空气尽快进入设备内部完成气体交换实现快速降温的效果。

但是，其在使用过程中，仍然存在较为明显的缺陷：1、上述装置中的激光雷达发射装置和接收装置在长时间使用后，其表面容易附着有灰尘，进而降低了信号发射和接收的强度，使得装置的使用效果下降；2、上述装置中的激光雷达发射装置和接收装置均为固定设置的，不能对不同方向进行针对性的测风操作，因此其适用范围非常局限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光雷达测风系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光雷达测风系统，包括底板，所述底板上开设有环形槽，所述底板上固定设置有旋转电机，所述旋转电机的输出端固定设置有第一安装板，所述第一安装板上固定设置有支撑块，所述支撑块上固定设置有激光回波信号接收筒，所述激光回波信号接收筒通过复合数据电缆信号连接于光谱扫描仪；

所述第一安装板的侧面通过连接板固定连接有第二安装板，所述第二安装板的底部固定设置有导向柱，所述导向柱滑动设置在环形槽中，所述第二安装板远离导向柱的一侧固定设置有轴承座，所述轴承座中铰接设置有支撑杆，所述支撑杆固定于第一锥齿轮的中心处，所述第一锥齿轮的顶部固定设置有第一气缸，所述第一气缸的输出端通过连接轴铰接连接有承载座，所述承载座和第一锥齿轮之间连接设置有调节弹簧，所述承载座远离第一气缸的一侧固定设置有激光雷达信号源，所述激光雷达信号源上固定设置有激光放大器，所述激光放大器上固定设置有激光发射望远镜；

所述连接板远离底板的一侧固定设置有第二气缸，所述第二气缸的输出端固定设置有L型板，所述L型板的侧面固定设置有固定块，所述固定块上设置有清洁块，所述清洁块用于对激光雷达信号源、激光放大器和激光发射望远镜进行清洁，所述L型板中铰接贯穿设置有旋转杆，所述旋转杆的一端固定于第二锥齿轮的中心处，所述旋转杆上固定设置有多个聚风叶片，所述旋转杆上固定套设有第三锥齿轮，所述L型板上固定设置有延长杆，所述延长杆中铰接贯穿设置有传动杆，所述传动杆的底部固定于第四锥齿轮的中心处，所述第四锥齿轮和第三锥齿轮相啮合，所述传动杆远离第四锥齿轮的一端固定设置有凸轮，所述L型板的底部滑动设置有L型清洁板，所述L型清洁板的底部固定设置有清洁软垫，所述L型板的底部固定设置有限位块，所述L型清洁板和限位块之间连接设置有压缩弹簧。

优选的，所述旋转杆远离第二锥齿轮的一端设置在微型风力发电机中，所述微型风力发电机分别和旋转电机、激光回波信号接收筒、光谱扫描仪、第一气缸、激光雷达信号源、激光放大器、激光发射望远镜、第二气缸电性连接。

优选的，所述L型板的侧面固定设置有定位板，所述微型风力发电机设置在定位板上。

优选的，所述聚风叶片的正面和背面均开设有聚风槽。

优选的，所述旋转杆上固定设置有风速传感器，所述微型风力发电机和风速传感器电性连接。

优选的，所述L型板的底部固定内嵌设置有导向轨，所述L型清洁板滑动设置在导向轨上。

优选的，所述底板的侧面固定设置有显示屏，所述微型风力发电机和显示屏电性连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中的激光雷达信号源、激光放大器和激光发射望远镜既可以发生整体旋转，也能够对其倾斜角度进行调整，因此，本发明能够针对不同方向进行测风，适用范围更广；

2、本发明中内置有清洁块和清洁软垫，前者可以对激光雷达信号源、激光放大器和激光发射望远镜进行清洁，后者可以对激光回波信号接收筒进行清洁，而且在清洁过程中，一方面，风会带动聚风叶片旋转，进而间接带动承载座旋转，使得激光雷达信号源、激光放大器和激光发射望远镜会在原处发生自转，有效去除其表面附着的灰尘，更加全面，另一方面，凸轮间歇性的推动L型清洁板，使得清洁软垫不断往复运动进而对激光回波信号接收筒的顶面进行清洁，有效去除附着型污物，避免杂质附着后造成激光雷达的信号发送和接收的强度下降，确保装置保持在良好的工作状态；

3、本发明中设置有微型风力发电机等相关装置，在实现上述清洁操作的同时，旋转杆不断旋转，进而发电，这些电量可以供本发明中所涉及的所有电气设备使用，既精简了外接的电线装置，又有效节约了电力，充分利用风能，降低了使用成本。

本发明提供了激光雷达测风系统，内置有清洁装置，可以对激光雷达信号源、激光放大器、激光发射望远镜和激光回波信号接收筒等进行清洁，有效确保信号发送和接收的强度和精确性，且装置能够针对不同方向进行测风，适用范围更广，非常值得推广。

附图说明

图1为本发明的实施例一的整体结构剖面示意图；

图2为本发明的图1中的A处放大图；

图3为本发明的实施例二的整体结构剖面示意图。

图中：1底板、101环形槽、2旋转电机、3第一安装板、4支撑块、5激光回波信号接收筒、6复合数据电缆、7光谱扫描仪、8连接板、9第二安装板、10导向柱、11轴承座、12支撑杆、13第一锥齿轮、14第一气缸、15连接轴、16承载座、17调节弹簧、18激光雷达信号源、19激光放大器、20激光发射望远镜、21第二气缸、22L型板、23固定块、24清洁块、25旋转杆、26第二锥齿轮、27微型风力发电机、28定位板、29聚风叶片、30风速传感器、31第三锥齿轮、32延长杆、33传动杆、34第四锥齿轮、35凸轮、36导向轨、37L型清洁板、38清洁软垫、39限位块、40压缩弹簧、41显示屏。

具体实施方式

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。

实施例：

请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：

一种激光雷达测风系统，包括底板1，底板1上开设有环形槽101，底板1上固定设置有旋转电机2，旋转电机2的输出端固定设置有第一安装板3，第一安装板3上固定设置有支撑块4，支撑块4上固定设置有激光回波信号接收筒5，激光回波信号接收筒5通过复合数据电缆6信号连接于光谱扫描仪7，光谱扫描仪7固定设置在第一安装板3上，避免晃动。

第一安装板3的侧面通过连接板8固定连接有第二安装板9，因此，可以第一安装板3的中心点为圆心，第一安装板3通过连接板8带动第二安装板9旋转，第二安装板9的底部固定设置有导向柱10，导向柱10滑动设置在环形槽101中，在旋转时，导向柱10在环形槽101中滑动，第二安装板9远离导向柱10的一侧固定设置有轴承座11，轴承座11中铰接设置有支撑杆12，支撑杆12固定于第一锥齿轮13的中心处，第一锥齿轮13的顶部固定设置有第一气缸14，第一气缸14的输出端通过连接轴15铰接连接有承载座16，连接轴15设置在承载座16的非中心处，可通过调节第一气缸14的伸缩，改变承载座16的倾斜角度，承载座16和第一锥齿轮13之间连接设置有调节弹簧17，调节弹簧17起到了减震缓冲的作用，承载座16远离第一气缸14的一侧固定设置有激光雷达信号源18，激光雷达信号源18上固定设置有激光放大器19，激光放大器19上固定设置有激光发射望远镜20，当承载座16发生倾斜时，激光雷达信号源18、激光放大器19和激光发射望远镜20会随之倾斜，进而能够针对不同方向进行测风操作。

连接板8远离底板1的一侧固定设置有第二气缸21，第二气缸21的输出端固定设置有L型板22，L型板22的侧面固定设置有固定块23，固定块23上设置有清洁块24，清洁块24用于对激光雷达信号源18、激光放大器19和激光发射望远镜20进行清洁，且清洁块24的形状设置为可以和激光雷达信号源18、激光放大器19和激光发射望远镜20的外壁完全贴合，L型板22中铰接贯穿设置有旋转杆25，旋转杆25的一端固定于第二锥齿轮26的中心处，第二锥齿轮26能够和第一锥齿轮13啮合并带动其旋转，旋转杆25上固定设置有多个聚风叶片29，当气流吹向聚风叶片29时，聚风叶片29会被吹动进而带动旋转杆25发生转动，旋转杆25上固定套设有第三锥齿轮31，L型板22上固定设置有延长杆32，延长杆32中铰接贯穿设置有传动杆33，传动杆33的底部固定于第四锥齿轮34的中心处，第四锥齿轮34和第三锥齿轮31相啮合，传动杆33远离第四锥齿轮34的一端固定设置有凸轮35，L型板22的底部滑动设置有L型清洁板37，凸轮35在旋转时会间歇性的推动L型清洁板37，L型清洁板37的底部固定设置有清洁软垫38，清洁软垫38用于对激光回波信号接收筒5的顶面进行清洁，避免附着附着后造成其接受信号的强度下降，L型板22的底部固定设置有限位块39，L型清洁板37和限位块39之间连接设置有压缩弹簧40。

作为一个优选，旋转杆25远离第二锥齿轮26的一端设置在微型风力发电机27中，微型风力发电机27可以将旋转杆25提供的旋转动力转化为电能，鉴于微型风力发电机27为现有的常见结构，现有技术较为普及，在此不再赘述，微型风力发电机27分别和旋转电机2、激光回波信号接收筒5、光谱扫描仪7、第一气缸14、激光雷达信号源18、激光放大器19、激光发射望远镜20、第二气缸21电性连接，因此，微型风力发电机27能够为这些设备进行电力供应，既精简了外接的电线装置，又节约了电力，充分利用风能，降低了使用成本。

作为一个优选，L型板22的侧面固定设置有定位板28，微型风力发电机27设置在定位板28上，定位板28对微型风力发电机27提供了支撑作用。

作为一个优选，聚风叶片29的正面和背面均开设有聚风槽，因此聚风叶片29既能正转也能反转，聚风槽的设置便于聚风叶片29受到风力的吹动而发生转动，提高其使用效果。

作为一个优选，旋转杆25上固定设置有风速传感器30，便于使用者及时知晓当前的风力状况，微型风力发电机27和风速传感器30电性连接。

作为一个优选，L型板22的底部固定内嵌设置有导向轨36，L型清洁板37滑动设置在导向轨36上，L型清洁板37可沿着导向轨36移动，避免其出现位置偏移，更加稳定。

作为一个优选，底板1的侧面固定设置有显示屏41，微型风力发电机27和显示屏41电性连接，由光谱扫描仪7处理后的数据由显示屏41进行展示，方便用户查看。

实施例一：

在测风时，激光雷达信号源18通过激光放大器19和激光发射望远镜20发出调制后的激光脉冲，激光脉冲照射在云层的气凝胶上，并反射回来，由激光回波信号接收筒5接收，激光回波信号接收筒5通过复合数据电缆6反馈至光谱扫描仪7进行处理，由光谱扫描仪7处理后的数据由显示屏41进行展示，便于用户及时知晓。

若需要测得不同方向的风况，一方面，可以启动旋转电机2，旋转电机2带动第一安装板3旋转，第一安装板3又通过连接板8带动第二安装板9旋转，使得第二安装板9底部的导向柱10沿着环形槽101滑动，另一方面，可以启动第一气缸14，通过控制第一气缸14的伸缩进而带动承载座16发生不同程度的倾斜，由此带动激光雷达信号源18、激光放大器19和激光发射望远镜20的倾斜位置得到调整，从而进行不同方向的测风操作，适用范围更广。

实施例二：

在长时间使用后，若设备上附着有较多的灰尘，就会影响到信号发送和接收的强度，此时，可以启动第二气缸21，使得第二气缸21带动L型板22下降，一方面，L型板22通过固定块23带动清洁块24下降，清洁块24贴合在激光雷达信号源18、激光放大器19和激光发射望远镜20的外壁上，此时，当风速达到一定程度时，风力会吹向聚风叶片29，聚风叶片29会被吹动进而带动旋转杆25发生转动，旋转杆25通过第二锥齿轮26带动第一锥齿轮13旋转，第一锥齿轮13则通过第一气缸14、承载座16带动激光雷达信号源18、激光放大器19和激光发射望远镜20发生原地转动，进而对呈圆筒状的激光雷达信号源18、激光放大器19和激光发射望远镜20的外表面进行清洁，避免灰尘附着影响到信号发射的强度；另一方面，聚风叶片29带动旋转杆25转动时，旋转杆25会同时带动第三锥齿轮31发生旋转，第三锥齿轮31带动与之啮合的第四锥齿轮34旋转，第四锥齿轮34通过传动杆33带动凸轮35旋转，使得凸轮35间歇性地向外推动L型清洁板37，当凸轮35远离时，L型清洁板37又在压缩弹簧40的作用下回缩，由此，实现L型清洁板37的往复运动，L型清洁板37底部的清洁软垫38来回移动，对激光回波信号接收筒5的顶面进行清洁，避免灰尘凝结后影响信号接收的精准性，有效保证装置处于长期的高效运行状态。

此外，聚风叶片29带动旋转杆25转动时，由于旋转杆25远离第二锥齿轮26的一端设置在微型风力发电机27中，微型风力发电机27可以将旋转杆25提供的旋转动力转化为电能，进而为本发明中所涉及的电力设备进行电力供应，既精简了外接的电线装置，又节约了电力，充分利用风能，降低了使用成本。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种激光雷达测风系统，包括底板(1)，其特征在于：所述底板(1)上开设有环形槽(101)，所述底板(1)上固定设置有旋转电机(2)，所述旋转电机(2)的输出端固定设置有第一安装板(3)，所述第一安装板(3)上固定设置有支撑块(4)，所述支撑块(4)上固定设置有激光回波信号接收筒(5)，所述激光回波信号接收筒(5)通过复合数据电缆(6)信号连接于光谱扫描仪(7)；

所述第一安装板(3)的侧面通过连接板(8)固定连接有第二安装板(9)，所述第二安装板(9)的底部固定设置有导向柱(10)，所述导向柱(10)滑动设置在环形槽(101)中，所述第二安装板(9)远离导向柱(10)的一侧固定设置有轴承座(11)，所述轴承座(11)中铰接设置有支撑杆(12)，所述支撑杆(12)固定于第一锥齿轮(13)的中心处，所述第一锥齿轮(13)的顶部固定设置有第一气缸(14)，所述第一气缸(14)的输出端通过连接轴(15)铰接连接有承载座(16)，所述承载座(16)和第一锥齿轮(13)之间连接设置有调节弹簧(17)，所述承载座(16)远离第一气缸(14)的一侧固定设置有激光雷达信号源(18)，所述激光雷达信号源(18)上固定设置有激光放大器(19)，所述激光放大器(19)上固定设置有激光发射望远镜(20)；

所述连接板(8)远离底板(1)的一侧固定设置有第二气缸(21)，所述第二气缸(21)的输出端固定设置有L型板(22)，所述L型板(22)的侧面固定设置有固定块(23)，所述固定块(23)上设置有清洁块(24)，所述清洁块(24)用于对激光雷达信号源(18)、激光放大器(19)和激光发射望远镜(20)进行清洁，所述L型板(22)中铰接贯穿设置有旋转杆(25)，所述旋转杆(25)的一端固定于第二锥齿轮(26)的中心处，所述旋转杆(25)上固定设置有多个聚风叶片(29)，所述旋转杆(25)上固定套设有第三锥齿轮(31)，所述L型板(22)上固定设置有延长杆(32)，所述延长杆(32)中铰接贯穿设置有传动杆(33)，所述传动杆(33)的底部固定于第四锥齿轮(34)的中心处，所述第四锥齿轮(34)和第三锥齿轮(31)相啮合，所述传动杆(33)远离第四锥齿轮(34)的一端固定设置有凸轮(35)，所述L型板(22)的底部滑动设置有L型清洁板(37)，所述L型清洁板(37)的底部固定设置有清洁软垫(38)，所述L型板(22)的底部固定设置有限位块(39)，所述L型清洁板(37)和限位块(39)之间连接设置有压缩弹簧(40)。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达测风系统，其特征在于：所述旋转杆(25)远离第二锥齿轮(26)的一端设置在微型风力发电机(27)中，所述微型风力发电机(27)分别和旋转电机(2)、激光回波信号接收筒(5)、光谱扫描仪(7)、第一气缸(14)、激光雷达信号源(18)、激光放大器(19)、激光发射望远镜(20)、第二气缸(21)电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种激光雷达测风系统，其特征在于：所述L型板(22)的侧面固定设置有定位板(28)，所述微型风力发电机(27)设置在定位板(28)上。

4.根据权利要求1所述的一种激光雷达测风系统，其特征在于：所述聚风叶片(29)的正面和背面均开设有聚风槽。

5.根据权利要求1所述的一种激光雷达测风系统，其特征在于：所述旋转杆(25)上固定设置有风速传感器(30)，所述微型风力发电机(27)和风速传感器(30)电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种激光雷达测风系统，其特征在于：所述L型板(22)的底部固定内嵌设置有导向轨(36)，所述L型清洁板(37)滑动设置在导向轨(36)上。

7.根据权利要求1所述的一种激光雷达测风系统，其特征在于：所述底板(1)的侧面固定设置有显示屏(41)，所述微型风力发电机(27)和显示屏(41)电性连接。

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