CN217034256U - 具有雨天测量功能的激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有雨天测量功能的激光雷达，本实用新型的主要设计构思在于，设置反射镜以及导光筒作为光信号中转，避免了望远镜直接暴露于外部环境，并采用旋转离心原理控制反射镜转动来甩干镜面，减小雨滴在反射镜上的堆积；而导光筒的截面可以与望远镜及反射镜的角度关联，从而可以按需尽量减小导光筒的截面，使得雨滴落入范围进一步减小，避免雨滴与望远镜和光电模块的直接接触引起的系统损坏。本实用新型利用镜面反射及旋转离心原理，避免望远镜与雨水直接接触，解决了激光雷达在雨天测量受影响的问题，并且具有不落灰、不积雨、干湿分离等优势特点。

Description

具有雨天测量功能的激光雷达

技术领域

本实用新型涉及大气测量技术领域，尤其涉及一种具有雨天测量功能的激光雷达。

背景技术

激光雷达技术由于其高时空分辨率和可昼夜连续观测等特性，已被广泛应用于大气环境和气象监测，如大气气溶胶、温湿度、风速等，并通过结合气象雷达来对大气气象条件进行有效评估。

然而，激光雷达受天气的影响较大，尤其是在雨天的天气，雨滴落在光电模块上会使其损坏，同时雨滴在望远镜镜面的堆积会加速激光的衰减，还会使激光光束发生畸变，直接影响其测量精度。

因而，在降雨天气时，需关闭激光雷达设备并中断测量，这一方面增加了手动操作的人力成本，另一方面也加大了突发降雨事件时紧急处理的难度；此外，激光雷达工作的中断会导致监测数据的缺失，进一步影响了其工作的效率和连续性。

实用新型内容

鉴于上述，本实用新型旨在提供一种具有雨天测量功能的激光雷达，从而有效解决现有激光雷达在雨天测量受限的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供了一种具有雨天测量功能的激光雷达，包括分别与光学模块连接的望远镜以及电学模块，其中，所述激光雷达内还包括：反射镜、旋转机构以及导光筒；

所述望远镜与所述导光筒均设于所述反射镜的上方，其中，所述反射镜与所述望远镜按预设角度设置，且所述望远镜的镜面朝向所述反射镜；所述导光筒与水平面垂直并穿出至所述激光雷达的外部，且所述导光筒的截面积小于所述反射镜的面积；

所述反射镜用于将所述望远镜的输出信号反射入所述导光筒，并由所述导光筒出射至大气，以及将经由所述导光筒入射的大气的后向散射信号反射至所述望远镜；

所述旋转机构与所述反射镜连接，并与所述电学模块电信号连接，所述旋转机构用于带动所述反射镜旋转。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述激光雷达还设有与所述电学模块电信号连接的风机，所述风机的出风口朝向所述反射镜，用于向所述反射镜输出干燥风。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述风机具有加热部件。

在其中至少一种可能的实现方式中，在所述导光筒的侧壁下部设有若干个朝向下方的通气口。

在其中至少一种可能的实现方式中，在所述反射镜上设有与所述电学模块电信号连接的雨感器。

在其中至少一种可能的实现方式中，在所述电学模块中设有计时部件，所述计时部件用于设定甩干周期和每轮甩干的时长。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述电学模块位于所述反射镜的下方，且密封于斜坡结构内。

在其中至少一种可能的实现方式中，在激光雷达的壳体底部且位于所述斜坡结构的末端设有出水口。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述反射镜的边缘采用扇叶结构。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述导光筒采用遮光材料。

本实用新型的主要设计构思在于，设置反射镜以及导光筒作为光信号中转，避免了望远镜直接暴露于外部环境，并采用旋转离心原理控制反射镜转动来甩干镜面，减小雨滴在反射镜上的堆积；而导光筒的截面可以与望远镜及反射镜的角度关联，从而可以按需尽量减小导光筒的截面，使得雨滴落入范围进一步减小，避免雨滴与望远镜和光电模块的直接接触引起的系统损坏。本实用新型利用镜面反射及旋转离心原理，避免望远镜与雨水直接接触，解决了激光雷达在雨天测量受影响的问题，并且具有不落灰、不积雨、干湿分离等优势特点。

附图说明

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步描述，其中：

图1为本实用新型实施例提供的具有雨天测量功能的激光雷达的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的望远镜与反射镜的角度设置示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本实用新型提出了一种具有雨天测量功能的激光雷达的实施例，具体来说，如图1所示，其中包括分别与光学模块1连接的望远镜2以及电学模块8，具体地，可以参考现有的激光雷达产品，例如，光学模块1与所述望远镜2连接，用于通过望远镜2发送和接收光信号；所述电学模块8则作为整个激光雷达的电控总成，为相关部件供电并执行电信号的传输、处理等功能，对此本实用新型不作赘述。

而需要着重说明的是，本实施例所述激光雷达内还包括：反射镜3、旋转机构4以及导光筒6，具体地，所述望远镜2与所述导光筒6均设于所述反射镜3的上方，其中，所述反射镜3与所述望远镜2按预设角度设置，且所述望远镜2的镜面朝向所述反射镜3；所述导光筒6与水平面垂直并穿出至所述激光雷达的外部，且所述导光筒6的截面积小于所述反射镜3的面积；

所述反射镜3用于将所述望远镜2的输出信号反射入所述导光筒6，并由所述导光筒6出射至大气；所述反射镜3还用于将经由所述导光筒6入射的大气的后向散射信号反射至所述望远镜2；

对此需要说明的是，导光筒6可阻挡大部分雨滴降落，仅允许与导光筒截面大小的雨滴通过，而由反射镜3与望远镜2的角度设置可以减小所需反射镜的面积，从而减小导光筒6的截面积以及落入雨滴的范围，后文将对此进行介绍。

接续前文，所述旋转机构4与所述反射镜3连接，并与所述电学模块8电信号连接，所述旋转机构4用于带动所述反射镜3旋转，从而可以利用离心原理甩出附着在反射镜3上的水滴。具体地，可以由电学模块8触发微型电机运转，并通过微型电机带动反射镜3按一定速度旋转，对此本实用新型不作限定。而可以展开说明的是，触发反射镜3甩干的时机则可以有多种选择，例如，在本实用新型的一些实施例中，可以在反射镜3上配备与所述电学模块8电信号连接的雨感器，当有雨滴落下时可以被雨感器感应，进而触发旋转机构开始运作；而在本实用新型的另一些实施例中，可以在所述电学模块8中设置计时部件，通过计时部件可以设定甩干周期和每轮甩干的时长，这样，可以按周期定时触发旋转机构运转，具体采用何种触发方式则可以按实际所需选择。

为了进一步提升去除雨水的效果，在本实用新型的另一些较佳方案中，所述激光雷达还设有与所述电学模块8电信号连接的风机5，所述风机5的出风口朝向所述反射镜3，用于向所述反射镜3输出干燥风。在此构思基础上，考虑到当风机5输出干燥风时，必然会减小导光筒下方的气压，由此，可以通过在导光筒6的侧壁下部设置若干个通气口7，以实现自动从导光筒下方抽气，进而加快反射镜上的水分干燥速度。

此外，还可以进一步补充的是，所述电学模块8可以位于所述反射镜3的下方，且密封于图1所示的斜坡结构内，从而实现电学模块与旋转机构及反射镜干湿分离，保护电学模块不受雨水影响；并且，斜坡有助于雨水的引流，使落至斜坡上的雨滴能够快速流走，避免积存在电学模块8上；基于此构思，还可以在激光雷达的壳体底部且位于所述斜坡结构的末端设置出水口9，这样可以使雷达内部毫无积存雨水的可能，充分保护光电模块不被浸湿。

在上述各个实施例的基础上，还可以提供如下优选实施例供参考：

(1)所述反射镜3的边缘优选采用扇叶结构，便于其在旋转时甩出表面的水分；

(2)导光筒6采用遮光材料，这样可减弱外部环境背景光对光信号的干扰；

(3)所述风机5具有加热部件，从而使风机5向反射镜3输出的是具有一定温度的热风，进而在加速雨滴吹除的同时，可以蒸发烘干水迹，保持镜面不留水痕。

最后，关于前文提及的望远镜与反射镜的角度设置方式，结合图2示例进行如下说明：可以设定望远镜的镜面A与水平面(虚线)的夹角为30°，且反射镜3与水平面的夹角为15°，在此基础上，当望远镜输出的激光光束入射至与反射镜3时，反射镜3反射的光线会以垂直向上的角度从导光筒出射至大气中；同样地，当大气的后向散射信号由导光筒垂直入射至反射镜3，再由反射镜3反射返回至望远镜，对应的入射角和反射角均为15°。由此，进一步可以理解地，望远镜的镜面直径与所需的反射镜3的直径会存在对应关系：在图2示例中，望远镜的镜面A与反射镜3之间的夹角为15°，假定望远镜的镜面直径为D，那么在选型时可以选用的反射镜3的直径为D/cos15°；而在另一些实施例中，若望远镜水平放置，也即是其镜面与水平面垂直，反射镜3则与望远镜的镜面呈45°夹角，那么，在选型时所需反射镜3的直径为D/cos45°，由此可见，在实际操作中，可以通过改变望远镜以及反射镜的放置角度，选择直径及面积合适的反射镜，例如可以选用既能够保证前述功能又是最小尺寸的反射镜，从而可以最大程度的减少雨水滴落，并还可以节省成本。

综上所述，本实用新型的主要设计构思在于，设置反射镜以及导光筒作为光信号中转，避免了望远镜直接暴露于外部环境，并采用旋转离心原理控制反射镜转动来甩干镜面，减小雨滴在反射镜上的堆积；而导光筒的截面可以与望远镜及反射镜的角度关联，从而可以按需尽量减小导光筒的截面，使得雨滴落入范围进一步减小，避免雨滴与望远镜和光电模块的直接接触引起的系统损坏。本实用新型利用镜面反射及旋转离心原理，避免望远镜与雨水直接接触，解决了激光雷达在雨天测量受影响的问题，并且具有不落灰、不积雨、干湿分离等优势特点。

本实用新型实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，但以上仅为本实用新型的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本实用新型的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有雨天测量功能的激光雷达，包括分别与光学模块连接的望远镜以及电学模块，其特征在于，所述激光雷达内还包括：反射镜、旋转机构以及导光筒；

所述望远镜与所述导光筒均设于所述反射镜的上方，其中，所述反射镜与所述望远镜按预设角度设置，且所述望远镜的镜面朝向所述反射镜；所述导光筒与水平面垂直并穿出至所述激光雷达的外部，且所述导光筒的截面积小于所述反射镜的面积；

所述反射镜用于将所述望远镜的输出信号反射入所述导光筒，并由所述导光筒出射至大气，以及将经由所述导光筒入射的大气的后向散射信号反射至所述望远镜；

所述旋转机构与所述反射镜连接，并与所述电学模块电信号连接，所述旋转机构用于带动所述反射镜旋转。

2.根据权利要求1所述的具有雨天测量功能的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还设有与所述电学模块电信号连接的风机，所述风机的出风口朝向所述反射镜，用于向所述反射镜输出干燥风。

3.根据权利要求2所述的具有雨天测量功能的激光雷达，其特征在于，所述风机具有加热部件。

4.根据权利要求2所述的具有雨天测量功能的激光雷达，其特征在于，在所述导光筒的侧壁下部设有若干个朝向下方的通气口。

5.根据权利要求1所述的具有雨天测量功能的激光雷达，其特征在于，在所述反射镜上设有与所述电学模块电信号连接的雨感器。

6.根据权利要求1所述的具有雨天测量功能的激光雷达，其特征在于，在所述电学模块中设有计时部件，所述计时部件用于设定甩干周期和每轮甩干的时长。

7.根据权利要求1所述的具有雨天测量功能的激光雷达，其特征在于，所述电学模块位于所述反射镜的下方，且密封于斜坡结构内。

8.根据权利要求7所述的具有雨天测量功能的激光雷达，其特征在于，在激光雷达的壳体底部且位于所述斜坡结构的末端设有出水口。

9.根据权利要求1～8任一项所述的具有雨天测量功能的激光雷达，其特征在于，所述反射镜的边缘采用扇叶结构。

10.根据权利要求1～8任一项所述的具有雨天测量功能的激光雷达，其特征在于，所述导光筒采用遮光材料。

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