CN208350639U - 一种准直光发射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学测量技术领域，公开了一种准直光发射装置，包括光源、设于光源上方的光源准直系统、内部标校系统、电控箱以及装置壳体。光源发出的光束经离轴抛物面反射镜反射准直，再经分束器分束后，透射光保持平行出射，反射光则经设于分束器下方的反射镜反射后平行出射；内部标校系统设于分束器的光束入射端，通过具有不同透过率的中性减光片改变发射光的光通量，从而检验能见度测量系统的性能变化；电控箱中设有光源驱动电路以及用于计算大气能见度的采集控制处理器。本实用新型的双基线发射装置解决了光学窗口污染对测量精度的影响问题，且光源稳定、出射光束准直性好，具有广泛的应用价值。

Description

一种准直光发射装置

技术领域

本实用新型涉及光学测量技术领域，具体涉及一种准直光发射装置。

背景技术

在自动化观测中，通常用大气水平透过率定义的气象光学视程表示能见度。一般而言，气象光学视程的观测设备主要有前向散射式能见度仪以及透射式能见度仪。

前向散射法选择大气吸收微弱的近红外光，在与探测光束传播方向成35°方向，测量角散射系数，再按一定的大气光学模式计算总散射系数，并根据Koschmieder定律确定能见度，此法的测量误差决定于总散射系数的测量。在现有的前向散射法装置中，对总散射系数测量误差的主要决定因素如下：光学模式的影响、散射探测光束发散角的影响、背景辐射干扰和散射辐射产生的背景干扰及测试装置结构热形变的影响等。

透射法虽然是最为准确的一种方法，但由于光学窗口易被污染，且光束的发射和测量相隔异处，间隔较远，因大气扰动或测量装置的振动、地形变化等原因易使光斑在光电探测器接收面上漂移，使得探测光束在传播路径上的衰减系数测量不准，甚至导致测量失败。因此，如何解决透射式能见度仪光源不稳定、光学窗口污染对测量精度的影响并对其性能进行检测标定是使用透射式能见度仪测量大气能见度必须考虑的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种双基线测量、光源稳定、准直性好并能检测测量系统性能变化的准直光发射装置。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种准直光发射装置，包括光源、设于所述光源上方的光源准直系统、内部标校系统、电控箱以及装置壳体，

所述光源准直系统包括准直透镜、设于所述准直透镜一侧的分束器以及设于所述分束器下方的反射镜；光束经所述分束器分束后，透射光保持平行出射，反射光经设于所述分束器下方的反射镜反射后平行出射；

所述内部标校系统设于所述分束器的光束入射端，包括若干组中性减光片，所述中性减光片的一端设有旋转轴，所述旋转轴连接有电机；

所述电控箱中设有光源驱动电路以及用于计算大气能见度的采集控制处理器。

进一步地，所述准直透镜为离轴抛物面反射镜。

进一步地，所述分束器的分束比为65％～75％透过，25％～35％反射。

进一步地，所述中性减光片的透过率互不相同。

进一步地，还包括用于限制成像、降低杂散光影响的视场光阑、孔径光阑以及消杂光阑。

进一步地，还包括风机，所述风机设于所述电控箱上方。

进一步地，所述发射装置设于遮风罩内。

进一步地，所述光源为LED光源。

进一步地，所述电机为步进电机或减速电机。

借由上述方案，本实用新型的准直光发射装置至少具有以下优点：

本实用新型通过光源准直系统引出两条平行光束，采取双基线透射法测量能见度，解决了光学窗口污染对测量精度的影响问题；除此之外，借助透镜组合使得光束的准直角远小于技术指标；最后，借助内部标校系统可使工作人员对透射式能见度仪的性能变化进行检测，减小测量误差。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例的光束在光源准直系统中的光路图；

图3是本实用新型优选实施例的内部标校系统的检测流程图。

图中各符号表示如下：

1、支撑杆，2、LED光源，3、电控箱，

4、风机支架，5、风机，6、离轴抛物面反射镜，

7、中性减光片，8、驱动电机，9、半透半反组合镜，

10、遮风罩，11、发射装置壳体，

901、分束器，902、反射镜

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

参见附图1，它是本实施例准直光发射系统的结构示意图，包括LED光源2、设于LED光源上方的光源准直系统、内部标校系统、电控箱3、风机5以及装置壳体11。

LED光源的光谱范围为400～700nm，光辐射稳定性小于0.5％，发光效率大于70流明/瓦，借助电控箱中的LED光源驱动电路，因而所述LED光源可发出稳定的白光光源。所述光源入射到离轴抛物面反射镜6上，反射出准直平行光，所述准直平行光再经过半透半反组合镜9中的分束器901分束后，70％光束透过并平行出射，剩余30％反射，所述反射光再经设置在分束器下方的反射镜902反射后平行出射，分束器901为中性光谱分束片，分束片口径约为直径100mm，再经视场光阑、孔径光阑以及消杂光阑限制成像、降低杂散光影响后，发射装置最终的两束出射光的准直角为0.303°，小于设计指标0.5°的要求。

内部标校系统设于分束器的光束入射端，包括3组不同透过率的中性减光片7，每组中性减光片7的透过率分别为75％、50％以及25％，在中性减光片7的一端设有旋转轴，所述旋转轴通过步进电机驱动。内部标校系统通过控制不同中性减光片7处于发射光路的前端来改变发射光的光通量，从而读取、接收光强信息，检验能见度测量系统的性能变化，如图3所示。

电控箱3中还设有用于计算大气能见度的采集控制处理器。采集控制处理器是双基线透射式能见度仪的核心，用于控制系统按照正常时序完成测量工作，计算大气能见度和视程参数；控制发射装置发出两束准直平行白光以及接收装置正常接收、放大和处理的工作；同时监测系统工作状态。采集控制处理器主要由单片机主控单元、存储器单元、时钟单元、RS485通信总线接口单元、外部通信接口单元和电源控制单元组成。

在电控箱3的上方设有风机5，所述风机5置于风机支架4上，准直光发射装置设于遮风罩10内，遮风罩10主要为发射系统提供安全保护，并起到挡风雨和风沙的作用，风机5安装在发射装置的后部则能有效吹去窗口粘落的灰尘。另外在发射装置壳体上部粘贴加热片，当温度达到一定低温时，会自动启动，再通过鼓风机将加热后的空气吹到窗口，便可以有效抑制冬季窗口结霜结露的问题。

本实用新型的发射装置通过光源准直系统引出两条平行光束，采取双基线透射法测量能见度，消除了普通透射式能见度仪在计算大气能见度时引入的衰减因子，解决了光学窗口污染对测量精度的影响问题；除此之外，借助LED光源、LED驱动电路以及透镜组合获得稳定的准直出射光束，且准直角远小于技术指标；最后，借助内部标校系统可使工作人员对透射式能见度仪的性能变化进行检测，减小大气能见度的测量误差。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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)

1.一种准直光发射装置，包括光源、设于所述光源上方的光源准直系统、内部标校系统、电控箱以及装置壳体，其特征在于：

所述光源准直系统包括准直透镜、设于所述准直透镜一侧的分束器以及设于所述分束器下方的反射镜；光束经所述分束器分束后，透射光保持平行出射，反射光经设于所述分束器下方的反射镜反射后平行出射；

所述内部标校系统设于所述分束器的光束入射端，包括若干组中性减光片，所述中性减光片的一端设有旋转轴，所述旋转轴连接有电机；

所述电控箱中设有光源驱动电路以及用于计算大气能见度的采集控制处理器。

2.根据权利要求1所述的准直光发射装置，其特征在于：所述准直透镜为离轴抛物面反射镜。

3.根据权利要求1所述的准直光发射装置，其特征在于：所述分束器的分束比为65％～75％透过，25％～35％反射。

4.根据权利要求1所述的准直光发射装置，其特征在于：所述中性减光片的透过率互不相同。

5.根据权利要求1所述的准直光发射装置，其特征在于：还包括用于限制成像、降低杂散光影响的视场光阑、孔径光阑以及消杂光阑。

6.根据权利要求1所述的准直光发射装置，其特征在于：还包括风机，所述风机设于所述电控箱上方。

7.根据权利要求1所述的准直光发射装置，其特征在于：所述发射装置设于遮风罩内。

8.根据权利要求1所述的准直光发射装置，其特征在于：所述光源为LED光源。

9.根据权利要求1所述的准直光发射装置，其特征在于：所述电机为步进电机或减速电机。