CN217820827U - 一种激光测风雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种激光测风雷达，包括：外壳，外壳开设有圆形的通光口；球面光学视窗，与外壳连接覆盖通光口，并从通光口向外凸出，球面光学视窗还镀有防水膜和增透膜；多个激光出射器件位于外壳内，出射的激光光束通过通光口并透过球面光学视窗出射，球面光学视窗的半径值根据通光口的直径和激光光束的出射角度来确定。通过采用特殊结构的球面光学视窗以及镀有防水膜和增透膜，可以减少由于入射角度造成的菲涅尔损耗，大大提升了系统的出光效率，同时可以减少灰尘雨水等的堆积，不需要雨刮，在寒冷的环境下由于球面窗口片的外形，也可减少视窗中间水汽的堆积，从而减小了外部信号的干扰，提高了测风激光雷达的收集信号的能力。

Description

一种激光测风雷达

技术领域

本实用新型属于激光雷达技术领域，具体的涉及一种激光测风雷达。

背景技术

目前户外激光测风雷达，在激光出射的位置通常是采用平面窗口，当激光出射器件射出带角度的出射光束时，光束会以一定角度入射到窗口片表面，在该面就会有较大的菲涅尔损耗，其中入射光束角度越大菲涅尔损耗越大，同时平面窗口片上会有灰尘和杂物堆积，目前大多数解决方案为雨刮方式，该方法需要等到灰尘沉积到一段时间，软件进行判定后才会启动雨刮器。如果遇到沉积的灰尘或是较硬的杂物会划伤窗口片，还会造成数据采集不精确，同时加入雨刮器会增大产品尺寸和耗电量，不符合户外产品轻巧、节能的特点。

实用新型内容

为了弥补现有技术的不足，本实用新型提出了一种激光测风雷达。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种激光测风雷达，包括：

外壳，所述外壳开设有圆形的通光口；

球面光学视窗，与所述外壳连接覆盖所述通光口，并从所述通光口向外凸出，所述球面光学视窗还镀有防水膜和增透膜；

多个激光出射器件，位于所述外壳内，所述多个激光出射器件出射的激光光束通过所述通光口并透过所述球面光学视窗出射；

其中，每个激光出射器件出射的激光光束均具有偏离于垂直于外壳的出射方向的相同的出射角度，所述球面光学视窗的半径值根据所述通光口的直径和激光光束的出射角度来确定，以使每个激光出射器件出射的激光光束均以0°入射角入射到所述球面光学视窗。

优选的，所述球面光学视窗包括由球形窗口片形成的球面光学视窗。

优选的，所述球形窗口片包括K9玻璃材质制成的球形窗口片。

优选的，所述增透膜包括针对激光所使用的波段透过率为大于99.5％的增透膜。

优选的，所述防水膜包括水滴角大于100°的防水膜。

优选的，所述球面光学视窗的半径值根据通光口的直径和激光光束的出射角度来确定，包括：R＝D/2SINθ，其中，R是球面光学视窗的半径值，D是通光口的直径，θ是激光光束的出射角度。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过采用特殊结构的球面光学视窗以及镀有防水膜和增透膜，可以保证多个激光出射器件的带角度的出射光束均以0°入射角入射到窗口片表面，这样可以大大减小由于入射角度大带来的菲涅尔损耗，可以大大提高系统的出光效率，同时可以减少灰尘雨水等的堆积，在不需要雨刮的作用下灰尘杂物会自己动沿着球面滑下去，不会产生堆积，在寒冷的环境下由于球面窗口片的外形，也可减少视窗中间水汽的堆积，从而减小了外部信号的干扰，提高了测风激光雷达的收集信号的能力。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，本实用新型所述的激光测风雷达，包括：

外壳101，所述外壳101开设有圆形的通光口；

球面光学视窗102，与所述外壳连接覆盖所述通光口，并从所述通光口向外凸出，所述球面光学视窗还镀有防水膜和增透膜。

多个激光出射器件，位于所述外壳101内，优选的，多个激光出射器件可以设置在基座103上。激光测风雷达中可以设置多个激光出射器件，在一个实施例中，激光出射器件的数量为4个，其可以相对于球面光学视窗102对称分布。如图1所示为激光测风雷达的剖面图，图中示出了在该方向看到的两个激光出射器件，两个激光出射器件分别出射光束1和光束2。多个激光出射器件出射的激光光束通过所述通光口并透过所述球面光学视窗102出射。

其中，如图1所示，所述球面光学视窗的半径值为R，通光口的直径为D。这里，以激光光束出射方向中垂直于外壳的方向为0°，那么每个激光出射器件出射的激光光束都具有偏离于该0°方向的相同的出射角度θ。球面光学视窗的半径值R根据通光口的直径D和激光光束的出射角度θ来确定，以使每个激光出射器件出射的带角度的激光光束均以0°入射角入射到球面光学视窗。

在一个实施例中，所述球面光学视窗的半径值根据通光口的直径和激光光束的出射角度来确定，包括：R＝D/2SINθ，其中，R是球面光学视窗的半径值，D是通光口的直径，θ是激光光束的出射角度。

在一个实施例中，所述球面光学视窗包括由球形窗口片形成的球面光学视窗。在该实施例中，球面光学视窗由一整块球形窗口片形成。

在一个实施例中，所述球形窗口片包括K9玻璃材质制成的球形窗口片。K9玻璃是用K9料制成的玻璃制品，K9玻璃是一种性能优异的光学材料，光泽度高、透光、无气泡。

在一个实施例中，所述增透膜包括针对激光所使用的波段透过率为大于99.5％的增透膜。

在一个实施例中，所述防水膜包括水滴角大于100°的防水膜。

本实用新型通过采用特殊结构的球面光学视窗以及镀有防水膜和增透膜，可以保证多个激光出射器件的带角度的出射光束均以0°入射角入射到窗口片表面，这样可以大大减小由于入射角度大带来的菲涅尔损耗，可以大大提高系统的出光效率，同时可以减少灰尘雨水等的堆积，在不需要雨刮的作用下灰尘杂物会自己动沿着球面滑下去，不会产生堆积，在寒冷的环境下由于球面窗口片的外形，也可减少视窗中间水汽的堆积，从而减小了外部信号的干扰，提高了测风激光雷达的收集信号的能力。同时球面光学视窗相较平面光学视窗对光线有一定折射作用，可分担一部分光学系统的光焦度，从而减轻测风激光雷达中光学系统的光焦度，降低光学系统设计难度，本实用新型提出的户外作业的激光测风雷达在保证测试精度的同时可以减轻激光雷达的重量，降低耗电量。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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保护范围的限制。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种激光测风雷达，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳开设有圆形的通光口；

球面光学视窗，与所述外壳连接覆盖所述通光口，并从所述通光口向外凸出，所述球面光学视窗还镀有防水膜和增透膜；

多个激光出射器件，位于所述外壳内，所述多个激光出射器件出射的激光光束通过所述通光口并透过所述球面光学视窗出射；

其中，每个激光出射器件出射的激光光束均具有偏离于垂直于外壳的出射方向的相同的出射角度，所述球面光学视窗的半径值根据所述通光口的直径和激光光束的出射角度来确定，以使每个激光出射器件出射的激光光束均以0°入射角入射到所述球面光学视窗。

2.根据权利要求1所述的激光测风雷达，其特征在于，所述球面光学视窗包括由球形窗口片形成的球面光学视窗。

3.根据权利要求2所述的激光测风雷达，其特征在于，所述球形窗口片包括K9玻璃材质制成的球形窗口片。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的激光测风雷达，其特征在于，所述增透膜包括针对激光所使用的波段透过率为大于99.5％的增透膜。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的激光测风雷达，其特征在于，所述防水膜包括水滴角大于100°的防水膜。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的激光测风雷达，其特征在于，

所述球面光学视窗的半径值根据通光口的直径和激光光束的出射角度来确定，包括：R＝D/2SINθ，其中，R是球面光学视窗的半径值，D是通光口的直径，θ是激光光束的出射角度。

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