CN115840237B - 一种大气激光雷达 - Google Patents

Abstract

本发明属于大气激光雷达领域，且公开了一种大气激光雷达，包括雷达本体、基座和支撑杆，基座包括上座体、中座体、下座体和套管，上座体、中座体和下座体由上至下依次设置并通过套管相连，套管的下部转动设置在下套孔内，中座体通过螺纹套设在套管上，上座体套设在套管上；套管上可拆卸设有附加支杆，套管通过螺纹与附加支杆相连，中座体的转动能够依次驱动套管和附加支杆转动，以使附加支杆升降。所述大气激光雷达增加了附加支杆，附加支杆的顶部连接基座，附加支杆的底部能够穿设至地下，通过附加支杆增加了固定的深度，大幅提高了安装的牢固程度和稳定性，降低了雷达本体歪斜、倾倒的概率。中座体兼具传递扭矩的作用，以实现附加支杆的升降。

Description

一种大气激光雷达

技术领域

本发明属于检测设备技术领域，具体涉及一种大气激光雷达。

背景技术

大气激光雷达是激光雷达特有的一种应用，其利用激光与大气成分的相互作用来进行探测。根据测量对象的不同，可以分为云、气溶胶和边界层的探测用大气激光雷达、大气成分的探测用大气激光雷达和温度的探测用大气激光雷达。

实际使用时，大气激光雷达可能会布设在野外环境中，如果是长期观测点的话，可以建造永久性观测结构，以方便大气激光雷达的布设，保证大气激光雷达固定后的稳定性。如果是临时观测点的话，现有技术通过使用三脚架等结构实现支撑，三脚架仅其底部与地面抵接，支撑的稳定性相对较差，尤其是在大风天气下易出现歪倒的情况，轻则导致大气激光雷达观测范围变动，达不到预期的观测结果，重则导致大气激光雷达因跌落而损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种大气激光雷达，用以解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种大气激光雷达，包括由上至下依次设置的雷达本体、基座和支撑杆，其中，基座包括上座体、中座体、下座体和套管，上座体、中座体和下座体由上至下依次设置并通过套管相连，下座体上设有上下贯穿的下套孔，套管的下部转动设置在下套孔内，中座体通过螺纹套设在套管上，上座体套设在套管上；

套管上可拆卸设有附加支杆，且套管通过螺纹与附加支杆相连，中座体的转动能够依次驱动套管和附加支杆转动，以使附加支杆沿套管升降；

相应地，上座体的顶面为用于放置雷达本体的放置面，下座体的侧面铰接有多个支撑杆，且支撑杆以下座体为中心均布在下座体的外周上。

在一种可能的设计中，套管的顶部转动设有套环，上座体固定连接套环，上座体与中座体之间具有供中座体升降的缝隙；

上座体上设有朝向套管的固定杆，固定杆一端位于上座体外，固定杆另一端通过螺纹转动设置在上座体上，相应地，套管的外周上设有与固定杆适配的固定孔。

在一种可能的设计中，雷达本体的下方设有连接座，连接座上设有连接结构，连接结构的连接部分能够插接至所述缝隙中，中座体能够上移并夹紧连接部分；相应地，连接座上设有用于安装连接结构的槽体结构，槽体结构与外界连通。

在一种可能的设计中，连接结构包括设置在连接座中心处的中控杆、若干个连接绳和以中控杆为中心设置的若干个连接组，中控杆上设有能够沿中控杆升降的控制环，控制环通过连接绳与连接组相连，且连接绳与连接组一一对应设置；

连接组转动设置在连接座上，控制环的升降用于驱动连接组转动，以使连接组插接或脱离所述缝隙。

在一种可能的设计中，中控杆的底部设有限位环，控制环套设在中控杆上并位于限位环上方，控制环的上方设有用于驱动控制环复位的弹簧，且弹簧套设在中控杆上。

在一种可能的设计中，连接组包括转动设置在槽体结构邻近外界处的转轴和能够沿转轴滑动的连接板，转轴通过扭簧与连接座相连，转轴的下部与连接绳相连，转轴的上部与连接板相连；

连接板一端设有适配于转轴的限位板，连接板另一端设有适配于缝隙的夹板，限位板朝向转轴的端面设有限位弧形槽，且连接板通过限位弧形槽与转轴卡接；夹板为所述连接部分，夹板上设有单侧开口的附加弧形槽，相应地，中座体设有适配于附加弧形槽的连接柱。

在一种可能的设计中，连接座的底面设有附加槽，附加槽连通外界与槽体结构，以使附加支杆的顶部穿设至槽体结构内，以通过附加支杆驱动控制环上移；相应地，附加支杆的顶部构造为筒状结构，且筒状结构的内径大于限位环的直径。

在一种可能的设计中，中座体的外侧可拆卸设有推杆；套管的外周上设有螺纹段和位于螺纹段下方的限位台阶，中座体沿螺纹段升降并被限位台阶限制最低高度。

在一种可能的设计中，附加支杆由若干个可拆卸相连的子杆组成，且位于最上方的子杆的顶部呈筒状，位于最下方的子杆的底部呈锥状。

在一种可能的设计中，支撑杆一端与下座体铰接，支撑杆的另一端呈锥状。

有益效果：

所述大气激光雷达增加了附加支杆，附加支杆的顶部连接基座，附加支杆的底部能够穿设至地下，通过附加支杆增加了固定的深度，大幅提高了安装的牢固程度和稳定性，降低了雷达本体歪斜、倾倒的概率。

同时，对基座的结构进行改进，由上至下分为上座体、中座体和下座体三段，并通过套管实现连接，中座体兼具传递扭矩的作用，以实现附加支杆的升降，当附加支杆下降时便可逐渐钻进至地下，基于此，扩展了基座的功能，降低了附加支杆固定的难度，减少了附加设备的数量。

附图说明

图1为一种大气激光雷达的结构示意图。

图2为连接板收纳时，连接座的结构示意图。

图3为上座体与套管的装配示意图。

图4为连接组布设的俯视示意图。

图5为中控杆与附加支杆的装配示意图。

图6为连接板的结构示意图。

图中：

1、雷达本体；2、基座；21、上座体；22、中座体；23、下座体；24、套管；201、套环；202、固定杆；203、固定孔；3、支撑杆；4、附加支杆；5、连接座；501、槽体结构；502、附加槽；6、连接结构；61、中控杆；62、连接绳；63、连接组；631、转轴；632、连接板；601、控制环；602、弹簧；603、限位环；604、限位板；605、夹板；606、限位弧形槽；607、附加弧形槽；608、避让槽。

具体实施方式

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，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述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。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

实施例：

现有技术中野外临时测量点存在大气激光雷达安装不牢固的问题，在此提出一种大气激光雷达，所述大气激光雷达增加了附加支杆4，附加支杆4的顶部连接基座2，附加支杆4的底部能够穿设至地下，通过附加支杆4增加了固定的深度，大幅提高了安装的牢固程度和稳定性，降低了雷达本体1歪斜、倾倒的概率。

同时，对基座2的结构进行改进，由上至下分为上座体21、中座体22和下座体23三段，并通过套管24实现连接，中座体22兼具传递扭矩的作用，以实现附加支杆4的升降，当附加支杆4下降时便可逐渐钻进至地下，基于此，扩展了基座2的功能，降低了附加支杆4固定的难度，减少了附加设备的数量。

如图1至图6所示，一种大气激光雷达，包括由上至下依次设置的雷达本体1、基座2和支撑杆3，其中，基座2包括上座体21、中座体22、下座体23和套管24，上座体21、中座体22和下座体23由上至下依次设置并通过套管24相连，下座体23上设有上下贯穿的下套孔，套管24的下部转动设置在下套孔内，中座体22通过螺纹套设在套管24上，上座体21套设在套管24上；

套管24上可拆卸设有附加支杆4，且套管24通过螺纹与附加支杆4相连，中座体22的转动能够依次驱动套管24和附加支杆4转动，以使附加支杆4沿套管24升降；

相应地，上座体21的顶面为用于放置雷达本体1的放置面，下座体23的侧面铰接有多个支撑杆3，且支撑杆3以下座体23为中心均布在下座体23的外周上。

对于基座2，下座体23为基础，以便于连接支撑杆3，上座体21将中座体22和雷达本体1隔离，以避免雷达本体1磨损过度，中座体22通过螺纹与套管24相连，当中座体22与套管24锁紧时可以实现二者的同步转动，以便于驱动附加支架升降。套管24在连接上座体21、中座体22和下座体23的同时，套管24的内周形成了上下贯通的孔体结构，附加支杆4由该孔体结构穿过基座2，既实现了附加支杆4与套管24的连接，又适配于附加支杆4的升降。

容易理解的，雷达本体1可以选用任意合适的市售型号，在此并不作任何限制。支撑杆3设有多个，以提供多个支撑点，且多个支撑杆3组成脚架系统，用以均衡支撑基座2和雷达本体1，可选地，支撑杆3至少设有3个。

安装时，携带所述大气激光雷达至临时观测点处，向外移动支撑杆3以使脚架系统撑开，支撑杆3的底部抵接地面，以使脚架系统形成对基座2和雷达本体1的支撑。抬高附加支杆4以从套管24的顶部穿过套管24，当附加支杆4与套管24各自的螺纹接触时，转动附加支杆4以使二者的螺纹相互啮合。转动中座体22以带动套管24转动，套管24的转动经螺纹传递至附加支杆4，附加支杆4转动并沿套管24下降，以使附加支杆4的底部逐渐钻进至地下。附加支杆4钻进完毕后，将雷达本体1安装在上座体21上，并调整雷达本体1的朝向、俯仰角度等，或进行测试工作，以保证雷达本体1的测量效果。

容易理解的，人力驱动中座体22转动，则附加支杆4钻进的作用力较小，优选土质松软处作为临时观测点。反之，当土质较硬时，为了保证附加支杆4顺利钻进至地下，可通过钻机在地面钻出一安装孔，以降低附加支杆4钻进的阻力；此时，钻机钻出的安装孔的直径小于附加支杆4的直径，以保证附加支杆4与土层之间具有足够的紧固作用力。

在本实施例中，套管24的顶部转动设有套环201，上座体21固定连接套环201，上座体21与中座体22之间具有供中座体22升降的缝隙。基于上述设计方案，由于重力作用，在转动中座体22时，上座体21的重力将作用在中座体22上，这就增加了中座体22转动的阻力，增加了驱动的难度。故通过套环201固定上座体21，以避免上述问题，提高了转动中座体22的方便性。

如图3所示，上座体21上设有朝向套管24的固定杆202，固定杆202一端位于上座体21外，固定杆202另一端通过螺纹转动设置在上座体21上，相应地，套管24的外周上设有与固定杆202适配的固定孔203。基于此，转动固定杆202以使固定杆202的端部插接至固定孔203内，以实现上座体21与套管24的相对固定，则在中座体22升降时，工作人员通过固定上座体21以实现套管24的固定，以使套管24和中座体22出现相对运动，进而实现中座体22的升降。

鉴于固定孔203受到上座体21的遮挡，优选地，套管24上设有用于显示固定孔203位置的标志，以便于实现快速对准。

在本实施例中，雷达本体1的下方设有连接座5，连接座5上设有连接结构6，连接结构6的连接部分能够插接至所述缝隙中，中座体22能够上移并夹紧连接部分；相应地，连接座5上设有用于安装连接结构6的槽体结构501，槽体结构501与外界连通。

基于上述设计方案，通过套环201的设置在上座体21与中座体22之间形成缝隙，该缝隙与连接结构6相互配合以增加雷达本体1与基座2之间的连接点，以提高雷达本体1安装在基座2上的稳定程度，以保护雷达本体1。容易理解的，槽体结构501可以构造为任意合适的形状。

如图1、图2和图4所示，连接结构6包括设置在连接座5中心处的中控杆61、若干个连接绳62和以中控杆61为中心设置的若干个连接组63，中控杆61上设有能够沿中控杆61升降的控制环601，控制环601通过连接绳62与连接组63相连，且连接绳62与连接组63一一对应设置；连接组63转动设置在连接座5上，控制环601的升降用于驱动连接组63的转动，以使连接组63插接或脱离所述缝隙。

基于上述设计方案，控制环601的升降通过连接绳62传递至连接组63，以实现连接组63的转动，具体来说，当控制环601沿中控杆61上移时，连接绳62带动连接组63向下转动，连接组63的下部将插接至缝隙内，中座体22上移以夹紧连接组63，即实现连接结构6与基座2的连接。反之，当控制环601沿中控杆61下移时，连接组63复位并使得连接绳62部分缠绕在连接组63上，连接组63的下部将脱离缝隙，且为了方便连接组63的脱离，中座体22提前下移以扩大缝隙的高度。且当中座体22升降时，固定杆202插接至固定孔203内，工作人员通过固定上座体21以实现套管24的固定，以使套管24和中座体22出现相对运动。

可选地，如图4所示，连接组63设有四个；或者，根据实际需要适当增减连接组63的数量。

在一种可能的实现方式中，中控杆61的底部设有限位环603，控制环601套设在中控杆61上并位于限位环603上方，控制环601的上方设有用于驱动控制环601复位的弹簧602，且弹簧602套设在中控杆61上。基于上述设计方案，外力推动控制环601上移，连接绳62受拉以带动连接组63向下转动，弹簧602受压收缩。外力消失后，控制环601通过弹簧602实现复位，提高了自动化程度，降低了工作人员的工作量。

在一种可能的实现方式中，连接组63包括转动设置在槽体结构501邻近外界处的转轴631和能够沿转轴631滑动的连接板632，转轴631通过扭簧与连接座5相连，转轴631的下部与连接绳62相连，转轴631的上部与连接板632相连；

连接板632一端设有适配于转轴631的限位板604，连接板632另一端设有适配于缝隙的夹板605，限位板604朝向转轴631的端面设有限位弧形槽606，且连接板632通过限位弧形槽606与转轴631卡接；夹板605为所述连接部分，夹板605上设有单侧开口的附加弧形槽607，相应地，中座体22设有适配于附加弧形槽607的连接柱。

基于上述设计方案，转轴631与连接绳62相连，且转轴631通过扭簧实现复位，扭簧的作用与弹簧602一致，即实现复位。连接板632的一端设有限位板604，限位板604通过弧形限位槽卡接在转轴631上，以使连接板632随转轴631转动；连接板632的另一端设有夹板605，夹板605可被中座体22和上座体21所夹紧，以实现连接。

连接时，拉动连接板632以使限位板604卡接在转轴631上，此时通过控制环601的升降以实现转轴631的转动，即控制环601上移时，连接绳62拉动转轴631向下转动，连接板632向下转动至夹板605插接至缝隙内；控制环601下移时，转轴631通过扭簧复位，连接绳62的部分收纳在转轴631上，连接板632向上转动并使得夹板605脱离缝隙。

显然，连接板632长期放置在连接座5外，增大了连接板632受损的风险，故运输、闲置等非连接时段，沿转轴631推动连接板632至槽体结构501内直至夹板605的端面与转轴631卡接，以使连接板632的大部收纳在连接座5内。

如图1和图2所示，为了实现连接板632的转动，槽体结构501将连通外界，容易使得外界灰尘杂质等侵入，为了改善该情况，槽体结构501与外界连通处设有隔板（未图示），隔板滑动设置在连接座5上并位于连接板632上方。那么，当连接板632处于稳定状态时，如连接基座2或收纳至槽体结构501内，隔板下移以形成遮挡，减小槽体结构501与外界连通的截面积，以起到保护作用；当连接板632拉出、进行安装等时间段，隔板上移，以避免干扰连接板632的运动。

且如图2所示，当连接板632收纳在槽体结构501内时，限位板604将抵接连接绳62，为了避免限位板604干扰连接绳62的移动，优选地，如图6所示，在限位板604上设有避让槽608，且避让槽608可以构造为任意合适的形状。

优选地，中座体22的顶面上设有适配于附加弧形槽607的连接柱，当中座体22夹紧夹板605时，连接柱插接至附加弧形槽607内，以实现阻挡，提高了连接的牢固程度。且由于中座体22的上移为转动，故附加弧形槽607构造为单侧开口的弧形槽，以方便连接柱的进出。

在一种可能的实现方式中，连接座5的底面设有附加槽502，附加槽502连通外界与槽体结构501，以使附加支杆4的顶部穿设至槽体结构501内，以通过附加支杆4驱动控制环601上移；相应地，附加支杆4的顶部构造为筒状结构，且筒状结构的内径大于限位环603的直径。

基于上述设计方案，附加槽502的设置以便于附加支杆4的顶部插接至槽体结构501内，以使附加支杆4的顶部推动控制环601上移，以减少工作人员的工作量。则在连接结构6连接基座2时，工作人员只需外拉连接板632至限位板604卡接转轴631、将连接座5放置在上座体21上以及转动中座体22升降。

在本实施例中，中座体22的外侧可拆卸设有推杆；基于上述设计方案，通过推杆增加力臂的长度，以提高力矩的绝对值，提高了钻进的能力，也降低了工作人员转动中座体22的难度。容易理解的，推杆通过螺纹连接、法兰连接等可拆卸连接方式与中座体22相连。

在本实施例中，套管24的外周上设有螺纹段和位于螺纹段下方的限位台阶，中座体22沿螺纹段升降并被限位台阶限制最低高度。基于上述设计方案，通过限位台阶限制中座体22的下移高度，以保证套管24与中座体22共同转动；中座体22上移的高度为上座体21限制，故螺纹段的上方不设置限位结构。

在本实施例中，附加支杆4由若干个可拆卸相连的子杆组成，且位于最上方的子杆的顶部呈筒状，位于最下方的子杆的底部呈钻头状。基于上述设计方案，子杆的数量越多，附加支杆4的长度越长，则附加支杆4位于地面下的长度也更长，可以根据安装的要求适当增减子杆的数量。且筒状结构以便于避让限位环603，方便推动控制环601上移。钻头状结构以降低钻进阻力，提高安装的效率和方便性。

在本实施例中，支撑杆3一端与下座体23铰接，支撑杆3的另一端呈锥状。基于上述设计方案，支撑杆3上的锥状结构可以使支撑杆3的部分插入土层内，以提高脚架结构的稳定性。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大气激光雷达，其特征在于，包括由上至下依次设置的雷达本体（1）、基座（2）和支撑杆（3），其中，基座（2）包括上座体（21）、中座体（22）、下座体（23）和套管（24），上座体（21）、中座体（22）和下座体（23）由上至下依次设置并通过套管（24）相连，下座体（23）上设有上下贯穿的下套孔，套管（24）的下部转动设置在下套孔内，中座体（22）通过螺纹套设在套管（24）上，上座体（21）套设在套管（24）上；

套管（24）上可拆卸设有附加支杆（4），且套管（24）通过螺纹与附加支杆（4）相连，中座体（22）的转动能够依次驱动套管（24）和附加支杆（4）转动，以使附加支杆（4）沿套管（24）升降；

相应地，上座体（21）的顶面为用于放置雷达本体（1）的放置面，下座体（23）的侧面铰接有多个支撑杆（3），且支撑杆（3）以下座体（23）为中心均布在下座体（23）的外周上；

套管（24）的顶部转动设有套环（201），上座体（21）固定连接套环（201），上座体（21）与中座体（22）之间具有供中座体（22）升降的缝隙；

上座体（21）上设有朝向套管（24）的固定杆（202），固定杆（202）一端位于上座体（21）外，固定杆（202）另一端通过螺纹转动设置在上座体（21）上，相应地，套管（24）的外周上设有与固定杆（202）适配的固定孔（203）；

雷达本体（1）的下方设有连接座（5），连接座（5）上设有连接结构（6），连接结构（6）的连接部分能够插接至所述缝隙中，中座体（22）能够上移并夹紧连接部分；相应地，连接座（5）上设有用于安装连接结构（6）的槽体结构（501），槽体结构（501）与外界连通；

连接结构（6）包括设置在连接座（5）中心处的中控杆（61）、若干个连接绳（62）和以中控杆（61）为中心设置的若干个连接组（63），中控杆（61）上设有能够沿中控杆（61）升降的控制环（601），控制环（601）通过连接绳（62）与连接组（63）相连，且连接绳（62）与连接组（63）一一对应设置；

连接组（63）转动设置在连接座（5）上，控制环（601）的升降用于驱动连接组（63）转动，以使连接组（63）插接或脱离所述缝隙。

2.根据权利要求1所述的大气激光雷达，其特征在于，中控杆（61）的底部设有限位环（603），控制环（601）套设在中控杆（61）上并位于限位环（603）上方，控制环（601）的上方设有用于驱动控制环（601）复位的弹簧（602），且弹簧（602）套设在中控杆（61）上。

3.根据权利要求1所述的大气激光雷达，其特征在于，连接组（63）包括转动设置在槽体结构（501）邻近外界处的转轴（631）和能够沿转轴（631）滑动的连接板（632），转轴（631）通过扭簧与连接座（5）相连，转轴（631）的下部与连接绳（62）相连，转轴（631）的上部与连接板（632）相连；

连接板（632）一端设有适配于转轴（631）的限位板（604），连接板（632）另一端设有适配于缝隙的夹板（605），限位板（604）朝向转轴（631）的端面设有限位弧形槽（606），且连接板（632）通过限位弧形槽（606）与转轴（631）卡接；夹板（605）为所述连接部分，夹板（605）上设有单侧开口的附加弧形槽（607），相应地，中座体（22）设有适配于附加弧形槽（607）的连接柱。

4.根据权利要求1所述的大气激光雷达，其特征在于，连接座（5）的底面设有附加槽（502），附加槽（502）连通外界与槽体结构（501），以使附加支杆（4）的顶部穿设至槽体结构（501）内，以通过附加支杆（4）驱动控制环（601）上移；相应地，附加支杆（4）的顶部构造为筒状结构，且筒状结构的内径大于限位环（603）的直径。

5.根据权利要求1所述的大气激光雷达，其特征在于，中座体（22）的外侧可拆卸设有推杆；套管（24）的外周上设有螺纹段和位于螺纹段下方的限位台阶，中座体（22）沿螺纹段升降并被限位台阶限制最低高度。

6.根据权利要求1所述的大气激光雷达，其特征在于，附加支杆（4）由若干个可拆卸相连的子杆组成，且位于最上方的子杆的顶部呈筒状，位于最下方的子杆的底部呈锥状。

7.根据权利要求1所述的大气激光雷达，其特征在于，支撑杆（3）一端与下座体（23）铰接，支撑杆（3）的另一端呈锥状。

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