CN211856938U - 一种防船舶超高激光对射传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防船舶超高激光对射传感装置，属于光电传感技术领域，包括点状激光发射器和激光接收器，点状激光发射器用于向激光接收器发射点状激光束；激光接收器包括接收层和检测电路，接收层用于将光信号转化成电信号，接收层连接于检测电路的输入端。采用点状激光发射器投射点状激光束，激光束集中一点直接对射到激光接收器的接收层中，适用于较远距离、雨雾天和高空安装等情况下对船舶超高的检测，且检测的误报率低、抗太阳光干扰能力强、检测的速度快。

Description

一种防船舶超高激光对射传感装置

技术领域

本实用新型涉及光电传感技术领域，尤其涉及一种防船舶超高激光对射传感装置。

背景技术

近年来随着国内国民经济的高速增长，水上航运事业发展迅速，船舶吨位也越造越大，水交通事故也越来越频繁，其中不乏超高船舶卡桥碰撞事件。现有对船舶超高的检测系统通常是采用激光对射方案，其是通过在河道两侧分别安装检测立柱，其中一侧的检测立柱上安装发射端，另一侧的检测立柱上安装接收端，其工作原理如附图4所示，接收端包括接收透镜和传感器，检测时，发射端以一定的发射角度对接收端投影一个激光光斑，激光光斑通过接收透镜后在传感器中成像，当船舶经过检测立柱之间时，由于船舶超高遮挡全部激光光斑，接收端无法接收光信号，此时检测系统发出船舶超高的信号，从而实现了对船舶超高检测的效果，此方案可在较理想的环境中使用。

但现有的检测系统，在高空、雨雾、远距离和检测物件体积较小等条件下，检测的误报率发生显著的升高。其中，在检测物件较小时，由于接收端所接收的激光光斑投影面积较大，如椭圆形的光斑，而船舶需要遮挡全部光斑才能产生超高信号，若船舶超高的物件过小，无法遮挡全部光斑，会造成漏检的情况，因此无法检测较小的受检测物体；而当检测系统安装在高空时，由于检测立柱受到风力的影响容易发生摇晃，当摇晃幅度较大时，由于接收端的光斑不能做到很大，因为光斑越大，有效光密度量就会越少，而且光斑是没法做到理想化的圆润，太大会有部分阴暗面积，接收透镜只能接收到透明氛围大小的光信号，这样如果稍有晃动就会出现误报；如果为了修复这个问题只能通过降低检测的灵敏度来补救，但检测的灵敏度降低了，容易漏检体积较小的物体；激光光斑容易脱离接收透镜的位置，且现有的接收端的接收面面积较小，容易导致检测系统产生误报；由于现有的接收端是通过透镜接收的方式，利用透镜接收面积大小的功率密度，而发射端发出的激光束是面积较大的光斑，因此其穿透雨雾的能力较弱。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种误报率低并适用于高空、远距离或大雨雾环境的防船舶超高激光对射传感装置。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种防船舶超高激光对射传感装置，包括点状激光发射器和激光接收器，所述点状激光发射器用于向所述激光接收器发射点状激光束；所述激光接收器包括接收层和检测电路，所述接收层用于将光信号转化成电信号，所述接收层连接于所述检测电路的输入端。

优选的，所述激光接收器还包括滤光片，所述滤光片覆盖在所述接收层的表面。由此，设置滤光片在接收层的表面，用于过滤非激光束波段的光波，避免了其他波段的光波对检测结果造成的影响，提高了检测的准确度。

优选的，所述接收层为非晶硅薄膜制成。由此，接收层接收激光束的灵敏度高、受光敏感区域较宽，能把有效的光信号转化成电信号。

优选的，所述接收层还包括分散层，所述分散层覆盖在所述滤光片的表面。由此，设置分散层在滤光片的表面，用于将直射的太阳光分散，避免了强太阳光直射激光接收器，影响了检测的结果。

优选的，所述分散层为磨砂玻璃制成。由此，能够有效地将太阳光分散。

优选的，所述点状激光发射器包括LD激光器和电流保护电路，所述LD激光器的阴极接地GND，所述LD激光器的阳极连接于所述电流保护电路。由此，采用LD激光器，提高了检测的精度，并设有电流保护电流，对LD激光器起到电流保护的作用。

优选的，所述检测电路包括两级放大器和信号处理器，所述两级放大器的输入端与所述接收层耦合，所述两级放大器的输出端连接所述信号处理器的输入引脚。由此，两级放大器用于将接收层转换后的交流电信号放大至可供信号处理器对比分析的大小。

优选的，所述信号处理器为单片机。由此采用单片机实现对放大后的交流电信号的比对分析。

本实用新型的有益效果为：采用点状激光发射器投射点状激光束，激光束集中一点直接对射到激光接收器的接收层中，因此投射到接收层的激光束的单位光密度量较高，适用于较远距离的检测；且点状的激光束的穿透能力更强，适用于雨雾天，保证了激光束的所有功率都能利用到激光接收层上，且无需设置透镜对激光束成像，简化了激光接收器的结构，接收层的面积可增大，有效地避免了高空安装时容易造成的误报；由于激光光束为点状光束，有物体阻挡时更容易完全遮挡激光束，因此能检测到较小的物体，误报率低。

附图说明

附图对本实用新型做进一步说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的两级放大器的电路原理图；

图3是本实用新型的点状激光发射端的电路原理图；

图4是现有技术的工作原理图。

其中：点状激光发射器1、激光接收器2、接收层21、激光束0、滤光片22、分散层23。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实施例的一种防船舶超高激光对射传感装置，如附图1所示，包括点状激光发射器1和激光接收器2，本实施例通过将点状激光发射器1和激光接收器2分别安装在船舶通过的河道两侧的限高位置上，通过点状激光发射器1对激光接收器2投射出点状的激光束0，来检测是否有超高的船舶经过遮挡激光束0，从而实现了对船舶超高的检测。

所述点状激光发射器1包括所述点状激光发射器1包括LD激光器和电流保护电路，如附图3所示，所述LD激光器的阴极接地GND，所述LD激光器的阳极连接于所述电流保护电路。采用LD激光器以发射出点状的激光束0，激光束0集中一点直接对射到激光接收器2中使激光束0的在接收层21的单位光密度量较大，提高了检测的精度，并设有电流保护电流，对LD激光器起到电流保护的作用。其中LD激光器所发出的激光束0的具体参数为：激光波段650nm，38K调制，载波2K，其中，电流保护电路可选用常规具有电流保护效果的电路。

所述激光接收器2包括分散层23、滤光片22、接收层21和检测电路，滤光片22覆盖在接收层21的表面，分散层23覆盖在滤光片 22的表面，当激光束0投射到激光接收器2时，激光束0依次通过分散层23和滤光片22过滤太阳光中的干扰波段，最后投射到接收层21上，所述接收层21用于将光信号转化成电信号，所述接收层21 连接于所述检测电路的输入端，将转换后的电信号输出至检测电路。

采用点状激光发射器1投射点状激光束0，激光束0集中一点直接对射到激光接收器2的接收层21中，因此投射到接收层21的激光束0的单位光密度量较高，适用于较远距离的检测；且点状的激光束 0的穿透能力更强，适用于雨雾天，保证了激光束0的所有功率都能利用到激光接收层21上，且无需设置透镜对激光束0成像，简化了激光接收器2的结构，接收层21的面积可增大，有效地避免了高空安装时容易造成的误报；由于激光光束为点状光束，有物体阻挡时更容易完全遮挡激光束0，因此能检测到较小的物体，误报率低。

分散层23用于将直射的太阳光分散，避免了强太阳光直射激光接收器2，滤光片22用于过滤非激光束波段的光波，避免了其他波段的光波对检测结果造成的影响，提高了检测的准确度。由此，通过分散层23和滤光片22过滤后的太阳光线光密度已经很低，不会影响激光信号。

优选的，分散层23为磨砂玻璃制成。磨砂玻璃能有效地将太阳光分散。

优选的，所述接收层21为非晶硅薄膜制成。非晶硅薄膜具有灵敏度高和受光敏感区域较宽的特点，能把有效的光信号转化成电信号。

由于激光接收器2无需设置透镜对激光束0进行成像，因此本实施例的接收层21面积可继续扩大至适应高空安装时的摇晃范围，接收层21的面积增大不会降低检测的灵敏度、有效距离和抗太阳干扰能力。因此在当高空安装受到支架影响产生摇晃时，由于接收层21 可设置更大的面积，因此有效地减少了激光发射器发生摇晃时对检测造成的影响，避免了检测出现误报。

进一步的，所述检测电路包括两级放大器和信号处理器，所述两级放大器的输入端与所述接收层21耦合，所述两级放大器的输出端连接所述信号处理器的输入引脚。两级放大器用于将接收层21转换后的交流电信号放大至可供信号处理器对比分析的大小。本实施例的两级放大器为常规技术的两级放大器，其具体电路图如附图2所示，其中，电容C7和电容C8用于隔离电信号的直流部分，然后通过两级放大电路放大电信号，便于信号的对比。两级放大器还可以为其他具有放大功能的电路结构。

优选的，所述信号处理器为单片机。信号处理器采用单片机，实现对放大后的交流电信号的比对分析。

本实施例的防船舶超高激光对射传感装置的工作原理为：将点状激光发射器1和激光接收器2分别设置在船舶经过路径两侧的检测立柱上，且点状激光发射器1与激光接收器2所在的高度相同，点状激光发射器1水平向激光接收器2发生点状激光束0；当有超高的船舶经过并阻挡激光束0时，接收层21所接收的光信号发生变化，接收层21将转换后的电信号输出至检测电路进行对比处理，来实现对超过高度船舶进行检测，保障了船舶经过桥梁等限高建筑物时的安全。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防船舶超高激光对射传感装置，其特征在于，包括点状激光发射器和激光接收器，所述点状激光发射器用于向所述激光接收器发射点状激光束；所述激光接收器包括接收层和检测电路，所述接收层用于将光信号转化成电信号，所述接收层连接于所述检测电路的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种防船舶超高激光对射传感装置，其特征在于，所述激光接收器还包括滤光片，所述滤光片覆盖在所述接收层的表面。

3.根据权利要求1所述的一种防船舶超高激光对射传感装置，其特征在于，所述接收层为非晶硅薄膜制成。

4.根据权利要求2所述的一种防船舶超高激光对射传感装置，其特征在于，所述接收层还包括分散层，所述分散层覆盖在所述滤光片的表面。

5.根据权利要求4所述的一种防船舶超高激光对射传感装置，其特征在于，所述分散层为磨砂玻璃制成。

6.根据权利要求1所述的一种防船舶超高激光对射传感装置，其特征在于，所述点状激光发射器包括LD激光器和电流保护电路，所述LD激光器的阴极接地GND，所述LD激光器的阳极连接于所述电流保护电路。

7.根据权利要求1所述的一种防船舶超高激光对射传感装置，其特征在于，所述检测电路包括两级放大器和信号处理器，所述两级放大器的输入端与所述接收层耦合，所述两级放大器的输出端连接所述信号处理器的输入引脚。

8.根据权利要求7所述的一种防船舶超高激光对射传感装置，其特征在于，所述信号处理器为单片机。

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