CN210376691U - 一种双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达，包括依次光路相接的激光器、扩束器、反射镜、望远镜、滤光元件、分光装置、探测器及采集、处理模块，将光信号转换为电信号并进行采集传输并处理；激光经反射镜反射后进入垂直水平分光扫描单元，使得发射激光可探测垂直和水平两个方向的气溶胶信号。本实用新型的目的是提供一种能够扩大测量范围且实现方式较为简单的双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达。

Description

一种双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达。

背景技术

大气气溶胶是一种非常重要的大气成分，虽然它在大气中的含量很小，但是它对气候、环境、天气等的影响却十分重要。大气气溶胶能够散射、吸收太阳的短波辐射，从而削弱到达地面的太阳辐射，同时，大气气溶胶还会加热某个高度上的大气，改变大气中的温度梯度，限制水汽的蒸发和对流的发展。此外，气溶胶作为成云的凝结核，能够改变云的寿命、分布、光学性质、降水效率等，从而对气候产生间接影响。因此，需要对大气气溶胶进行全面观测。

激光雷达作为一种主动遥感设备，以其高时空分辨率、可连续自动观测等优势，在当前的大气探测、环境监测、气候变化研究等领域中发挥着重要的作用。常规的地基激光雷达探测采用的是单点测量的方法，测量范围较小，具有一定的局限性；而扫描式激光雷达多采用激光雷达发射接收系统集成到扫描运动平台上的结合方式，其运动机构和控制方式比较复杂。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是提供一种能够扩大测量范围的且实现方式较为简单的双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达。

一种双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达，包括依次光路相接的：

激光器；

扩束器，对所述激光器发出的激光进行扩束并压缩发散角；

反射镜，改变光路；

望远镜，接收大气后向散射的光信号；

滤光元件，过滤过多的背景光并由准直透镜导入至分光光路中；

分光装置，将需要的光信号分光至相应的探测器中；

探测器及采集、处理模块，将光信号转换为电信号并进行采集传输并处理；其特征在于，激光经所述反射镜反射后进入垂直水平分光扫描单元，使得发射激光可探测垂直和水平两个方向的气溶胶信号。

可选地，所述垂直水平分光扫描单元包括能水平绕轴360度转动的分束镜，所述分束镜可将激光其中的532nm波长的激光透过分束镜垂直发射，355nm波长的激光经分束镜反射后水平射出。

可选地，所述分束镜与水平面夹角为45度。

可选地，所述望远镜包括望远镜主镜和与其相对设置的望远镜次镜，接收光通过望远镜次镜将光线集聚进入滤光元件。

可选地，所述滤光元件为小孔光阑。

可选地，在所述滤光元件与分光装置光路间设有准直透镜。

可选地，所述分光装置包括355/532nm分束镜和设于355/532nm分束镜透过光路的高反镜，分别将355nm和532nm的光信号分别反射至相应的滤光元件及探测器中。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型的双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达系统采用分光扫描系统，实现了双波长垂直定点和水平扫描同步探测的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型的结构示意图；

图2是图1中信号采集控制单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例的一种双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达，参见图1所示，包括同轴激光发射接收望远镜单元、信号分光探测单元、垂直水平分光扫描单元以及信号采集控制单元；同轴激光发射接收望远镜单元中的激光器1产生的激光束经过扩束器2扩束后，经反射镜组件3、4反射后与光学接收单元5同轴出射，光学接收单元主要由望远镜次镜6、望远镜主镜7和小孔光阑8组成；出射的激光束进入垂直水平分光扫描单元19中，经355/532分束镜20后，355nm的激光水平出射，532nm的激光垂直出射，355nm的激光随垂直水平分光扫描单元19绕垂直轴做水平旋转扫描探测；激光与大气相互作用的回波信号经355/532分束镜20合束后进入光学接收单元5，再经望远镜主镜7、望远镜次镜6和小孔光阑8后，进入信号分光探测单元。信号分光探测单元首先由准直透镜9将信号光进行准直，准直信号光经355/532分束镜10对355nm和532nm的信号光进行分离，反射的355nm信号光经滤光片12和聚焦透镜13后由探测器16将光信号转化为电信号，透射的532nm信号光经滤光片14和聚焦透镜15后由探测器17将光信号转化为电信号，且355nm和532nm两路信号光均可利用偏振分光棱镜进一步分为垂直和水平偏振的两路信号，即最多扩展为四个通道的探测信号，各通道探测器输出的电信号进入信号采集控制单元18中。

参见图2所示，信号采集控制单元18主要由激光控制器21、伺服驱动器22、工控机23和采集卡24、25组成，激光控制器21主要对激光器1进行控制和监测，伺服驱动器22主要对垂直水平分光扫描单元19进行水平旋转扫描控制，采集卡24、25对探测器输出的各路信号进行采集接收，发送至工控机23进行进一步的分析、计算、处理和数据存储，同时工控机23也与激光控制器21和伺服驱动器22进行控制指令的收发，上述对于信号采集后对其进行信号处理及控制器等并非本发明的创造点，其型号的选择及工作方式也是本领域技术人员可根据需要装配，在此申请人不过多说明。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达，包括依次光路相接的：

激光器；

扩束器，对所述激光器发出的激光进行扩束并压缩发散角；

反射镜，改变光路；

望远镜，接收大气后向散射的光信号；

滤光元件，过滤过多的背景光并由准直透镜导入至分光光路中；

分光装置，将需要的光信号分光至相应的探测器中；

探测器及采集、处理模块，将光信号转换为电信号并进行采集传输并处理；其特征在于，激光经所述反射镜反射后进入垂直水平分光扫描单元，使得发射激光可探测垂直和水平两个方向的气溶胶信号。

2.根据权利要求1所述的双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达，其特征在于，所述垂直水平分光扫描单元包括能水平绕轴360度转动的分束镜，所述分束镜可将激光其中的532nm波长的激光透过分束镜垂直发射，355nm波长的激光经分束镜反射后水平射出。

3.根据权利要求2所述的双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达，其特征在于，所述分束镜与水平面夹角为45度。

4.根据权利要求3所述的双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达，其特征在于，所述望远镜包括望远镜主镜和与其相对设置的望远镜次镜，接收光通过望远镜次镜将光线集聚进入滤光元件。

5.根据权利要求1或4所述的双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达，其特征在于，所述滤光元件为小孔光阑。

6.根据权利要求2所述的双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达，其特征在于，在所述滤光元件与分光装置光路间设有准直透镜。

7.根据权利要求2所述的双波长垂直及水平扫描同步探测气溶胶激光雷达，其特征在于，所述分光装置包括355/532nm分束镜和设于355/532nm分束镜透过光路的高反镜，分别将355nm和532nm的光信号分别反射至相应的滤光元件及探测器中。

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