[实用新型]一种测风雷达

说明书

技术领域

本实用新型涉及雷达技术领域，具体涉及一种测风雷达。

背景技术

现有技术中用于测量大气风速和风向的雷达系统涉及直接探测和相干探测两种探测方式。

由于空气中气溶胶微粒的组分及密度在不断变化，测风雷达接收机输出的多普勒差频信号幅度存在很大的起伏，信号处理时中频信号的信噪比不可避免地有大的起伏，由于测风雷达的探测对象是反射率极低的气溶胶微粒，测风雷达的信号处理不可避免的成为低信噪比条件下的信号处理，信噪比会直接影响测频精度，进而影响风速测量精度，虽然相干探测具有测量相对精度高，作用距离较远的特点，但是相干探测产品的制造成本高，产品售价非常昂贵，一般企业根本无法负担。直接探测测风雷达是一种成本相对较低的产品，但是现有技术中直接探测测风雷达结构复杂，使用光学器件非常多，一方面增加了生产成本和维修成本，另一方面，过多的光学器件可能造成光路调节困难，或对使用的各光学镜片要求较为苛刻，必须使用对激光器偏振方向一致的元件；除了上述问题，光学发射器的结构设计复杂也可能直接导致控制器设计更加精密，无形中增加了研发成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种成本低、体积小，结构设计合理的测风雷达。

本实用新型提供的一种测风雷达，包括光学发射器和控制器，所述光学发射器与所述控制器通过光纤和电缆连接，半导体激光器设于所述控制器内；

所述光学发射器包括：

与所述半导体激光器发出的光束经光纤传输至第一定焦准直器、偏振分光棱镜、四分之一波片和变焦望远镜组；

光束经过所述四分之一波片后由线偏振光变为圆偏振光，并通过所述变焦望远镜组发射至预定焦点处；从预定焦点处返回的信号光同路返回，经所述变焦望远镜组至所述四分之一波片后，再经过所述偏振分光棱镜反射至所述第二定焦准直器；

所述控制器还包括：

半导体激光器控制器、光学滤波器、准直系统、聚焦系统，频移信号分析器、频移信号控制器、数据采集器；

信号光与参照光通过所述光纤后依次通过光学滤波器、准直系统和聚焦系统后进入频移信号分析器，频移信号分析器输出的频移信号经过频移信号控制器输出至数据采集器。

可选地，所述变焦望远镜组包括第一镜片、第二镜片，变焦望远镜组之间设有一维振镜，通过一维振镜转动将透过所述第一镜片的光束交替的通过第二镜片，以实现两路激光分时发射。

可选地，所述第二镜片固定，所述第一镜片承载于线性滑动导轨平台上，所述第一镜片可相对于所述第二镜片实现0～6.4mm位移。

可选地，所述第二镜片发射出的两路激光束夹角为60度。

可选地，所述光学发射器的外部设有壳体，所述壳体上设有两个发射窗口，所述发射窗口与变焦望远镜组形成的两路光束同轴。

可选地，所述控制器内还包括系统电源，与设于光学发射器内的变焦望远镜组控制系统通过电缆连接；并与数据采集器、移频信号控制器26、半导体激光器控制器、主控系统在控制器内部连接。

可选地，所述壳体的防护等级为IP66。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实施例提供的一种测风雷达，包括半导体激光器、光学发射器和控制器，光学发射器与控制器通过光纤和电缆连接，光学发射器包括：与半导体激光器连接的第一定焦准直器、偏振分光棱镜、四分之一波片和变焦望远镜组，光束经过所述四分之一波片后由线偏振光变为圆偏振光，并通过变焦望远镜组发射；偏振分光棱镜的一侧设有第二定焦准直器，变焦望远镜组反射回的参照光通过四分之一波片后，经偏振分光棱镜进入第二定焦准直器；信号光与参照光通过所述光纤后依次通过光学滤波器、准直系统和聚焦系统后进入频移信号分析器，频移信号分析器输出的频移信号经过频移信号控制器输出至数据采集器。上述测风雷达成本低，结构紧凑，体积小，便于安装于风力发电机或海上探测设施上，采用光学发射器与控制器分离的设计方法，避免激光器及频移信号分析器受外界环境温度波动影响。

采用收发同轴、双路发射的设计方案，通过变焦望远镜组中一维振镜转动，可以将激光束分别反射至夹角为60度的两个方向上，实现两路方向上的分时风速探测，经过数据采集后的合成计算还可以得出两路夹角方向风速大小。

采用变焦设计方案，通过变焦望远镜组中第一镜片的移动，可实现对光学发射器两路光束径向10-120米之间范围各点位置的风速测量。