[发明专利]一种便携式气溶胶边界层红外探测激光雷达

说明书

本发明公开了一种便携式气溶胶边界层红外探测激光雷达，包括一箱体，箱体内设置有激光发射单元、回波信号接收单元、信号采集单元、电源单元、温度控制单元和控制单元，激光发射单元包括激光器、扩束镜和楔镜，回波信号接收单元包括遮光筒、非球面镜、遮光环组和反射镜，反射镜与遮光筒轴线呈锐角夹角设置，反射镜的反射光路焦点处设置有小孔光阑，小孔光阑后部依次设置准直透镜、窄带滤光片和会聚透镜，信号采集单元包括光电探测器和信号采集卡，所述光电探测器的接收靶面位于会聚透镜的焦点处；本发明的激光雷达，结构简单，成本低，体积小，重量轻，便于携带，环境适应性强，能够自身独立完成探测和计算。

技术领域

本发明属于激光雷达探测大气领域，特别涉及一种便携式气溶胶边界层红外探测激光雷达。

背景技术

激光雷达由于其具有高时间分辨率和空间分辨率，被用于大气的精细探测。激光雷达通过向向空中发射激光，激光与大气中的物质作用后反射回地面，激光雷达信号接收系统接收回波信号，通过反演算法，计算出所需要的信息。

激光雷达发展几十年，气溶胶激光雷达已经进入了实用化和商品化阶段，但是从市场上的气溶胶激光雷达来看，主要存在以下几个方面的不足：激光雷达信号接收单元望远镜使用通用化的天文望远镜，体积庞大、造价高；使用工控机来接收处理数据，体积大、功耗高；系统发热大、没有配套的温控系统，环境适应性差；系统整体体积、重量大，不便于单人携带、部署，功耗大，必须外接电源；结构相对复杂、安装调试不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便携式气溶胶边界层红外探测激光雷达，结构简单，成本低，体积小，重量轻，便于携带，环境适应性强，能够自身独立完成探测和计算。

本发明技术方案一种便携式气溶胶边界层红外探测激光雷达，包括一箱体，所述箱体内设置有激光发射单元、回波信号接收单元、信号采集单元、电源单元、温度控制单元和控制单元，所述激光发射单元包括激光器、安装于激光器的出光口前的扩束镜和安装于扩束镜的出光口前的楔镜，所述回波信号接收单元包括轴线与扩束镜平行设置的遮光筒、安装于遮光筒前端部的非球面镜、安装于遮光筒内的遮光环组和安装于遮光筒尾部的反射镜，所述反射镜与遮光筒轴线呈锐角夹角设置，反射镜的反射光路焦点处设置有小孔光阑，所述小孔光阑后部依次设置准直透镜、窄带滤光片和会聚透镜，所述信号采集单元包括光电探测器和信号采集卡，所述光电探测器的接收靶面位于会聚透镜的焦点处，所述控制单元包括工控主板和辅助控制电路，所述激光器、电源单元、信号采集单元和温度控制单元均与辅助控制电路连接。

优选地，所述箱体呈长方体状，所述遮光筒尾部设置有支撑脚，所述支撑脚远离遮光筒的端部与箱体一内侧面固定连接，箱体固定有支撑脚的内侧面外部设置有缓冲支架，箱体靠近遮光筒前端部的侧面上设置有光口，所述楔镜和非球面镜设置在光口处。

优选地，所述电源单元包括蓄电池和连接在蓄电池上的充电接口，所述蓄电池固定在设置有支撑脚的箱体侧面上。

优选地，所述缓冲支架包括与箱体外侧面固接的支撑弹簧和设置在支撑弹簧底部的垫板。

优选地，所述工控主板、激光器、扩束镜和楔镜均固定在遮光筒侧壁上，所述温度控制单元包括安装于箱体内部的温度传感器、固定在箱体侧面上的扇叶和驱动扇叶的电机，所述扇叶固定在箱体一侧面上背向箱体内部安装，所述温度传感器和电机均与辅助控制电路连接。

优选地，所述遮光环组包括至少三块相互平行且在遮光筒内由非球面镜至反射镜区间内间隔均匀分布设置的遮光环，经过遮光筒最后部的遮光环上的光全部进入反射镜。

优选地，所述激光器为波长1064nm、重复频率10KHz小型半导体激光器。

优选地，所述非球面镜的直径为100mm。

优选地，所述楔镜为一对相互配合的楔镜。

本发明技术方案的有益效果是：