CN206178146U - 一种大气质量监测激光雷达上箱体的结构单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大气质量监测激光雷达上箱体的结构单元，属于大气质量监测激光雷达技术领域，包括由高能激光器、扩束器及反射镜一依次安装在同一轴线上构成的信号发射单元，由反射镜二、望远镜、光阑、平凸镜一、滤光镜、平凸镜二、光电倍增管及信号处理模块依次安装在同一轴线上构成的信号接收单元，以及可隔热的内箱体层及前端面嵌有光学玻璃的外壳箱体，其中，发射单元与信号接收单元叠加安装并保持同轴向；外壳箱体前端面与底面的夹角为100°；内箱体层环绕信号发射单元及信号接收单元并位于外壳箱体内。本实用新型防护等级较高，拆装方便，且不受外界环境影响，又可避免望远镜被直射光伤害。

Description

一种大气质量监测激光雷达上箱体的结构单元

技术领域

本实用新型涉及大气质量监测激光雷达技术领域，具体的涉及一种大气质量监测激光雷达上箱体的结构单元。

背景技术

大气质量监测是指对一个地区大气中的主要污染物进行布点观测，并由此评价大气环境质量的过程。大气质量监测通常根据一个地区的规模、大气污染源分布情况和源强、气象条件、地形地貌等因素，在这一地区选定几个或十几个具有代表性的测点(大气采样点)，进行规定项目的定期监测。

我国规定的大气质量监测项目有二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物、一氧化碳和降尘。此外，还可根据区域大气污染的不同特点，增加碳氢化合物、总氧化剂、可吸入颗粒物、二氧化氮、氟化物、铅等特征污染物的监测。

大气质量监测通常通过激光雷达进行检测，目前绝大多数激光雷达采用直接探测方式，这主要是由于直接探测具有以下优点：探测技术简单，较容易获得所需信息；探测系统可靠性、长期稳定性好；工作环境适应性强，环境温度和大气压强对探测系统影响小；结构简单、体积小等。

目前大气质量监测激光雷达上箱体结构单元大都防护等级较低，组装安装困难；光学镜片及激光器等高精密元器件对于使用环境温度要求很高，需要恒温环境；望远镜在使用中因为受到强光直射而导致光束接收不清晰，影响数据分析。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种防护等级较高，拆装方便，且不受外界环境影响，又可避免强光直射望远镜的大气质量监测激光雷达上箱体的结构单元。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种大气质量监测激光雷达上箱体的结构单元，包括信号发射单元、信号接收单元、高透光率的光学玻璃、内箱体层、外壳箱体及固定在外壳箱体内底面的安装支架，其中，

所述信号发射单元包括依次安装在同一轴线上的高能激光器、扩束器及反射镜一，且它们通过托板与支柱固定在安装支架上；

所述信号接收单元包括依次安装在同一轴线上的反射镜二、望远镜、光阑、平凸镜一、滤光镜、平凸镜二、光电倍增管及信号处理模块，且它们通过托板与支柱固定在安装支架上；另外，信号发射单元与信号接收单元叠加安装并保持同轴向；

所述外壳箱体包括一体成型的外壳主体及分别位于外壳主体两端的前窗盖和后盖，外壳主体包括同轴向穿套贴附的内壳体和外壳体，且箱体内贴装有防水硅胶圈，前窗盖通过设有防水圈的卡槽安装在外壳主体一端，后盖通过套有防水圈的螺钉固定在外壳主体另一端，且后盖上的出线口设有防水硅胶套和防水胶。

所述光学玻璃镶嵌在外壳箱体的前窗盖上，光学玻璃的中心点位于信号接收单元的轴线上，且光学玻璃中心面与竖直平面的夹角为10°；

所述内箱体层为多层隔热膜，内箱体层形同外壳主体，内箱体层位于外壳箱体内。

进一步地，所述反射镜一的中心线与信号发射单元的轴线之间的夹角为45°，反射镜二的中心线与信号接收单元的轴线之间的夹角为45°。

进一步地，所述安装支架包括水平支架和垂直固定在水平支架上的竖直支架，水平支架上固定着述信号发射单元的各部件，竖直支架上固定着信号接收单元的各部件。

3.有益效果

(1)本实用新型包括信号发射单元、信号接收单元及带有光学玻璃的箱体外壳，采用单元化设计，安装支架定位，拆装方便、便于维修。

(2)外壳箱体包括一体成型的外壳主体及分别位于外壳主体两端的前窗盖和后盖，箱体密封性达到IP68防护等级；箱体内部采用隔热膜加装内箱体层，使箱体内部达到恒温要求。本实用新型的内部构件不受外界环境影响，可户外全天候部署使用。

(3)箱体前端高透光率的光学玻璃采用倾斜10度角的安装方式，在使用中可以反射过滤掉直射光源，避免望远镜被直射强光损害，同时保证信号接收的清晰度，有助于数据的准确获取及分析。

本实用新型防护等级较高，拆装方便，且不受外界环境影响，又可避免望远镜被强光直射。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的装配图；

图3为本实用新型的外形示意图；

图4为本实用新型的光束传播路径图。

其中，1-高能激光器，2-扩束器，3-反射镜一，4-反射镜二，5-望远镜，6-光阑，7-平凸镜一，8-滤光镜，9-平凸镜二，10-光电倍增管，11-信号处理模块，12-光学玻璃，13-内箱体层，14-外壳箱体，15-安装支架，141-外壳主体，142-前窗盖，143-后盖，151-水平支架，152-竖直支架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例

如图1、图2及图3所示的一种大气质量监测激光雷达上箱体的结构单元，包括信号发射单元、信号接收单元、高透光率的光学玻璃12、内箱体层13、外壳箱体14及固定在外壳箱体14内底面的安装支架15，其中，

所述信号发射单元包括依次安装在同一轴线上的高能激光器1、扩束器2及反射镜一3，且它们通过托板与支柱固定在安装支架15上；

所述信号接收单元包括依次安装在同一轴线上的反射镜二4、望远镜5、光阑6、平凸镜一7、滤光镜8、平凸镜二9、光电倍增管10及信号处理模块11，且它们通过托板与支柱固定在安装支架15上；另外，信号发射单元与信号接收单元叠加安装并保持同轴向；

所述外壳箱体14包括一体成型的外壳主体141及分别位于外壳主体141两端的前窗盖142和后盖143，外壳主体141包括同轴向穿套贴附的内壳体和外壳体，且箱体内贴装有防水硅胶圈，前窗盖142通过设有防水圈的卡槽安装在外壳主体141一端，后盖(143)通过套有防水圈的螺钉固定在外壳主体141另一端，且后盖(143)上的出线口设有防水硅胶套和防水胶。箱体密封性达到IP68防护等级，高度防尘防水。

所述光学玻璃12镶嵌在外壳箱体14的前窗盖142上，光学玻璃12的中心点位于信号接收单元的轴线上，且光学玻璃12中心面与竖直平面的夹角为10°；在使用中光学玻璃12可以反射过滤掉直射强光，避免望远镜被直射强光损害，同时保证信号接收的清晰度。

所述内箱体层13为多层隔热膜，内箱体层13形同外壳主体141，内箱体层13位于外壳箱体14内。箱体内部采用隔热膜加装内箱体层，使箱体内部达到恒温，满足光学镜片及激光器等高精密元器件对于使用环境温度的要求，再结合上述密封性高的外壳箱体14，使得本实用新型的运用不受外界环境影响，可户外全天候部署使用。

在本实施例中，所述反射镜一3的中心线与信号发射单元的轴线之间的夹角为45°，反射镜二4的中心线与信号接收单元的轴线之间的夹角为45°。

在本实施例中，所述安装支架15包括水平支架151和垂直固定在水平支架151上的竖直支架152，水平支架151上固定着述信号发射单元的各部件，竖直支架152上固定着信号接收单元的各部件。

在本实施例中，所述信号发射单元的轴线与水平支架151之间的距离为59mm，所述扩束器2与高能激光器1之间的距离为120mm，反射镜一3与扩束器2之间的距离为270mm，反射镜一3与前窗盖142底部之间的距离为60mm。

在本实施例中，所述光阑6与望远镜之间的距离为50mm，平凸镜一7与光阑6之间的距离为50mm，滤光镜8与平凸镜一7之间的距离为60mm,平凸镜二9贴近滤光镜8设置，光电倍增管10与平凸镜二9之间的距离为30mm。

在本实施例中，所述外壳箱体14的长为740mm，宽为280mm，高为380mm。

实际应用中，如图4所示，信号的发射过程为：高能激光器1发射光束透过扩束器2射到反射镜一上，光束先后经反射镜一和反射镜二反射至光学玻璃12上，光束穿过光学玻璃12发射至大气中探测；反馈信号的回收过程为：反馈信号穿过光学玻璃12进入望远镜5，透过光阑6穿过平凸镜一7，经过滤光镜8过滤掉无用光信号后穿过平凸镜二9聚集射入光电倍增管10，光电倍增管10对信号进行增强放大，然后传输到信号处理模块11进行处理。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (3)

1.一种大气质量监测激光雷达上箱体的结构单元，其特征在于：包括信号发射单元、信号接收单元、高透光率的光学玻璃(12)、内箱体层(13)、外壳箱体(14)及固定在外壳箱体(14)内底面的安装支架(15)，其中，

所述信号发射单元包括依次安装在同一轴线上的高能激光器(1)、扩束器(2)及反射镜一(3)，且它们通过托板与支柱固定在安装支架(15)上；

所述信号接收单元包括依次安装在同一轴线上的反射镜二(4)、望远镜(5)、光阑(6)、平凸镜一(7)、滤光镜(8)、平凸镜二(9)、光电倍增管(10)及信号处理模块(11)，且它们通过托板与支柱固定在安装支架(15)上；另外，信号发射单元与信号接收单元叠加安装并保持同轴向；

所述外壳箱体(14)包括一体成型的外壳主体(141)及分别位于外壳主体(141)两端的前窗盖(142)和后盖(143)，外壳主体(141)包括同轴向穿套贴附的内壳体和外壳体，且箱体内贴装有防水硅胶圈，前窗盖(142)通过设有防水圈的卡槽安装在外壳主体(141)一端，后盖(143)通过套有防水圈的螺钉固定在外壳主体(141)另一端，且后盖(143)上的出线口设有防水硅胶套和防水胶；

所述光学玻璃(12)镶嵌在外壳箱体(14)的前窗盖(142)上，光学玻璃(12)的中心点位于信号接收单元的轴线上，且光学玻璃(12)中心面与竖直平面的夹角为10°；

所述内箱体层(13)为多层隔热膜，内箱体层(13)形同外壳主体(141)，内箱体层(13)位于外壳箱体(14)内。

2.根据权利要求1所述的一种大气质量监测激光雷达上箱体的结构单元，其特征在于，所述反射镜一(3)的中心线与信号发射单元的轴线之间的夹角为45°，反射镜二(4)的中心线与信号接收单元的轴线之间的夹角为45°。

3.根据权利要求1所述的一种大气质量监测激光雷达上箱体的结构单元，其特征在于，所述安装支架(15)包括水平支架(151)和垂直固定在水平支架(151)上的竖直支架(152)，水平支架(151)上固定着所述信号发射单元的各部件，竖直支架(152)上固定着信号接收单元的各部件。