[发明专利]一种便携式米散射激光雷达装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光工程应用领域，具体是一种便携式米散射激光雷达装置。

背景技术

激光工程应用中通常使用1.064μm作为工作波长，因此人们对1.064μm激光的大气透过率特性十分关注。为了满足激光工程的应用需求及对1.064μm激光大气传输特性进行研究，人们研制了1.064μm米散射激光雷达系统。它根据米散射原理，通过定量分析大气气溶胶(飘尘、颗粒物、烟尘和沙尘)对1.064μm激光产生的后向散射回波，来探测1.064μm的大气水平能见度和垂直消光系数廓线。

1.064μm米散射激光雷达系统通常由激光发射单元、回波信号接收单元、信号采集与自动控制单元组成。随着半导体激光器技术的进步及光电探测器等分立器件的发展，米散射激光雷达已进入实用化和商品化阶段。但是，从实际应用反馈的信息来看，目前，常规的1.064μm米散射激光雷达系统主要存在以下几个方面的不足：激光发射与回波信号接收为非同轴结构，系统容易受到震动等因素的影响从而造成光路漂移，影响测量数据结果的可靠性；激光发射单元、回波信号接收单元和信号采集与自动控制单元分离，由此带来系统体积、重量偏大，单人携带不方便，机动能力差的问题；系统成本造价偏高、抗环境变化能力差；结构相对较复杂、安装调试较麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便携式米散射激光雷达装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种便携式米散射激光雷达装置，包括箱体，所述箱体内部设有激光发射单元、回波信号接收单元、信号采集与自动控制单元、非球面镜、辅助电路，所述激光发射单元包括激光器、安装在激光器的出光口处的扩束器和非球面镜，所述辅助电路与激光器连接，所述扩束器出光口处倾斜设置有平面反射镜一，以及与平面反射镜一平行的平面反射镜二，所述辅助电路与激光器连接；所述回波信号接收单元包括平面反射镜三、平面反射镜四、遮光罩、微孔光阑，所述平面反射镜三和所述非球面镜依次设置在所述平面反射镜二的反射光线的反射方向上，所述非球面镜镶嵌在箱体侧壁上，且与箱体外界接触，所述平面反射镜三为中心开孔的平面反射镜，所述平面反射镜三与非球面镜之间设有遮光罩，所述遮光罩为圆台形，所述遮光罩的大端口靠近非球镜面且对准非球面镜的中心而设置，所述遮光罩的小端口靠近平面反射镜三且对准平面反射镜三的中心开孔而设置，所述平面反射镜四平行于平面反射镜三而设置，所述微孔光阑设置在回波信号接收光路焦点位置处，所述微孔光阑后还依次装配有聚焦透镜、窄带滤光片、聚焦透镜；所述信号采集与自动控制单元包括光电管、光电探测器、微型工控机以及安插在微型工控机扩展槽上的光子计数器，所述光电管与辅助电路连接，辅助电路与光子计数器的接口一相接，所述光电探测器与光子计数器的接口二相接。

进一步的，所述箱体外侧还设有支撑箱体的支撑架，所述支撑架和箱体之间设有旋钮。

进一步的，所述激光发射单元与回波信号接收单元共用一个非球面镜，所述激光发射单元和信号采集与自动控制单元共用辅助电路。

进一步的，所述激光器为1.064μm轻小型半导体泵浦N_d:YAG激光器。

进一步的，所述非球面镜的直径为80mm。

进一步的，所述光电探测器通过同轴电缆接口与光子计数器的接口二相接。

本发明的有益效果是：

本发明所提供的便携式米散射激光雷达装置，其体积小、重量轻、结构紧凑、性价比高、自动化程度高、维修简单、可昼夜连续运行、便于单人携带和移动，关键器件的全固化结构和模块化结构确保了系统工作的稳定性和探测数据的可靠性等，通过回波信号接收光路上遮光罩的设计，可以极大程度的屏蔽箱体内部杂散光背景对有效探测信号的干扰，提高了本装置的探测信噪比。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明内部结构示意图。

图2是本发明外部结构示意图。

图中：1、接口一，2、接口二，3、辅助电路，4、激光器，5、扩束器，6、平面反射镜一，7、光电管，8、平面反射镜二，9、平面反射镜三，10、非球面镜，11、平面反射镜四，12、微孔光阑，13、聚焦透镜，14、窄带滤光片，15、聚焦透镜，16、光电探测器，17、光子计数器，18、微型工控机，19、箱体，20、遮光罩，21、旋钮，22、支撑架。

具体实施方式