專利名稱：激光能見度儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是指激光能見度儀。
背景技術(shù)：
能見度是一 個(gè)重要的大氣參數(shù)，它反映了大氣混濁程度，受霧、霾、層云等氣象因素，及大氣中的煙塵、污染氣體以及沙塵等大氣氣溶膠粒子的影響。能見度，尤其是斜程路徑能見度大小決定著飛機(jī)能否成功降落，因?yàn)榕艿赖乃侥芤姸扰c飛機(jī)降落時(shí)在決斷高度上的斜程能見度往往差別很大。當(dāng)存在地表霧時(shí)，地表水平能見度很低而斜程能見度較高，根據(jù)水平能見度判斷可能會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)無法正常降落，甚至造成機(jī)場關(guān)閉；當(dāng)存在低層云時(shí)，水平能見度較高而斜程能見度較低，此時(shí)根據(jù)水平能見度判斷則會(huì)給飛機(jī)降落帶來危險(xiǎn)。因此，用于測量斜程能見度的能見度測量儀器的研制對于提高航空安全具有重要意義，現(xiàn)有的機(jī)場能見度測量儀器大都只能測量地表某處的能見度，無法給出準(zhǔn)確的斜程能見度或相當(dāng)一段距離(例如幾百米到幾公里)的能見度信息，且體積較大、不方便移動(dòng)、成本相對較高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種激光能見度儀，能夠測量空氣的能見度，且體積小、重量輕、使用方便。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種激光能見度儀，其包括激光發(fā)射單元、接收單元和信號采集與控制單元，其中所述激光發(fā)射單元包括激光器、發(fā)射望遠(yuǎn)鏡和分束器，所述接收單元包括接收望遠(yuǎn)鏡和濾波器，信號采集與控制單元包括接收激光信號的第一光電探測器、第二光電探測器和嵌入式計(jì)算機(jī)，所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的前端設(shè)置有所述分束器，所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的焦平面上設(shè)置有第一光電探測器，所述接收望遠(yuǎn)鏡前端設(shè)置有濾波器，所述接收望遠(yuǎn)鏡焦點(diǎn)處設(shè)置有第二光電探測器；所述激光器射出的激光經(jīng)光纖耦合至所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的焦點(diǎn)處；所述焦點(diǎn)處的激光經(jīng)過所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡并被所述分束器分成兩部分第一部分激光和第二部分激光，第一部分激光被所述分束器發(fā)射到大氣探測區(qū)域，第二部分激光被所述分束器反射回至所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡，并經(jīng)過所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡后被所述第一光電探測器接收，所述第一光電探測器探測到所述第二部分激光，將所述第二部分激光轉(zhuǎn)換為第一信號，并將所述第一信號輸入所述嵌入式計(jì)算機(jī)；所述第一部分激光通過所述濾波器進(jìn)入所述接收望遠(yuǎn)鏡經(jīng)過散射后被所述第二光電探測器探測，所述第二光電探測器將探測到所述散射后的激光轉(zhuǎn)換為第二信號，將所述第二信號輸入所述嵌入式計(jì)算機(jī)；所述嵌入式計(jì)算機(jī)，用于控制所述激光器發(fā)射激光，并對輸入的第一信號和第二信號進(jìn)行處理得到所述能見度的值。優(yōu)選地，所述激光器為光纖激光器。優(yōu)選地，所述濾波器為窄帶濾波器。優(yōu)選地，所述激 光器為脈沖532nm激光的激光器。優(yōu)選地，所述接收望遠(yuǎn)鏡與所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡為一體設(shè)置。優(yōu)選地，所述分束器為傾斜設(shè)置的具有反射和透射功能的平面鏡。優(yōu)選地，所述濾波器為濾光片。實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果本發(fā)明提供的激光能見度儀體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、應(yīng)用廣泛、無需合作目標(biāo)，可任意調(diào)整測量角度，實(shí)現(xiàn)水平及斜程能見度測量，且成本低，操作使用方便。
圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光能見度儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光能見度儀的光路原理圖。本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供一種激光能見度儀，如圖I和圖2所示，該激光能見度儀包括激光發(fā)射單元110、接收單元120和信號采集與控制單元130，其中所述激光發(fā)射單元110包括激光器111、發(fā)射望遠(yuǎn)鏡112和分束器113，所述接收單元120包括接收望遠(yuǎn)鏡122和濾波器121，信號采集與控制單元130包括接收激光信號的第一光電探測器131、第二光電探測器132和嵌入式計(jì)算機(jī)133，所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的112前端設(shè)置有所述分束器113，所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡112的焦點(diǎn)處上設(shè)置有第一光電探測器131，所述接收望遠(yuǎn)鏡122前端設(shè)置有濾波器121，所述接收望遠(yuǎn)鏡122焦點(diǎn)處設(shè)置有第二光電探測器132，所述第一光電探測器131和第二光電探測器132分別連接所述嵌入式計(jì)算機(jī)133。所述激光器111射出的激光經(jīng)光纖115耦合至所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡112的焦點(diǎn)處；所述焦點(diǎn)處的激光經(jīng)過所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡112并被所述分束器113分成兩部分第一部分激光和第二部分激光，第一部分激光被所述分束器113發(fā)射到大氣探測區(qū)域，第二部分激光被所述分束器113反射回至所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡122，并經(jīng)過所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡122后被所述第一光電探測器131接收，所述第一光電探測器131探測到所述第二部分激光，將所述第二部分激光轉(zhuǎn)換為第一信號，并將所述第一信號輸入所述嵌入式計(jì)算機(jī)133 ；所述第一部分激光通過所述濾波器121進(jìn)入所述接收望遠(yuǎn)鏡122經(jīng)過散射后被所述第二光電探測器132探測，所述第二光電探測器132將探測到所述散射后的激光轉(zhuǎn)換為第二信號，將所述第二信號輸入所述嵌入式計(jì)算機(jī)133 ；所述嵌入式計(jì)算機(jī)133，用于控制所述激光器111發(fā)射激光。輸入的第一信號對嵌入式計(jì)算機(jī)133連接的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行觸發(fā)，控制其采集工作。輸入的第二信號經(jīng)過嵌入式計(jì)算機(jī)133的計(jì)算后可得到能見度的值在上述實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述激光器111為光纖激光器，其體積小、低脈沖能量
和高重復(fù)頻率。在上述實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述濾波器121為窄帶濾波器，以效抑制的背景噪聲。在上述實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述激光器111為脈沖532nm激光的激光器。該激光器能射出波長接近人眼敏感值(550nm)或標(biāo)準(zhǔn)波長。在上述實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述接收望遠(yuǎn)鏡122與所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡112為一體設(shè)置，其結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小。在上述實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述濾波器121為濾光片。在上述實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述分束器113為傾斜設(shè)置的具有反射和透射功能的
平面鏡。嵌入式計(jì)算機(jī)首先對外部接口和數(shù)據(jù)采集卡等進(jìn)行初始化和參數(shù)的設(shè)定。如果由于硬件的原因初始化失敗，則判定是否需要重新開始，在重新開始前需要關(guān)閉硬件開關(guān)并檢查硬件，再對各個(gè)硬件進(jìn)行初始化。初始化結(jié)束后，如果必要可以對工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)定或修改，在所有參數(shù)設(shè)定后，可以開始測量工作或直接退出結(jié)束。測量開始，激光器發(fā)射脈沖，經(jīng)光纖耦合到望遠(yuǎn)鏡，被平面鏡反射的第二部分激光被第一光電探測器接收，第一光電探測器對嵌入式計(jì)算機(jī)連接的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行觸發(fā)，數(shù)據(jù)采集卡開始工作，數(shù)據(jù)采集卡采集第二光電探測器探測到的經(jīng)過散射后的第二部分激光，采集n次，并n次采集到的第二部分激光的信號累計(jì)平均后得到并輸出第二信號，此時(shí)激光器停止發(fā)射激光，嵌入式計(jì)算機(jī)開始反演能見度，并顯示保存能見度值，最后結(jié)束測量，關(guān)閉電源、激光器和計(jì)算機(jī)，整個(gè)測量結(jié)束。上述實(shí)施例提供的激光能見度儀的機(jī)械加工精度要求不高，成本低；采用全固定化和模塊化結(jié)構(gòu)，無需太多調(diào)整，操作簡單，無需專業(yè)人員即可操作。且體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、應(yīng)用廣泛、無需合作目標(biāo)。該激光能見度儀不僅可以測量水平能見度，而且可以測量斜程能見度和垂直能見度，可以任意調(diào)整角度進(jìn)行多仰角測量，可以調(diào)整任意測量位置無需固定安裝，適應(yīng)性強(qiáng)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種激光能見度儀，其特征在于，包括激光發(fā)射單元、接收單元和信號采集與控制單元，其中所述激光發(fā)射單元包括激光器、發(fā)射望遠(yuǎn)鏡和分束器，所述接收單元包括接收望遠(yuǎn)鏡和濾波器，信號采集與控制單元包括接收激光信號的第一光電探測器、第二光電探測器和嵌入式計(jì)算機(jī)，所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的前端設(shè)置有所述分束器，所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的焦平面上設(shè)置有第一光電探測器，所述接收望遠(yuǎn)鏡前端設(shè)置有濾波器，所述接收望遠(yuǎn)鏡焦點(diǎn)處設(shè)置有第二光電探測器；所述激光器射出的激光經(jīng)光纖耦合至所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的焦點(diǎn)處；所述焦點(diǎn)處的激光經(jīng)過所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡并被所述分束器分成兩部分第一部分激光和第二部分激光，第一部分激光被所述分束器發(fā)射到大氣探測區(qū)域，第二部分激光被所述分束器反射回至所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡，并經(jīng)過所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡后被所述第一光電探測器接收，所述第一光電探測器探測到所述第二部分激光，將所述第二部分激光轉(zhuǎn)換為第一信號，并將所述第一信號輸入所述嵌入式計(jì)算機(jī)；所述第一部分激光通過所述濾波器進(jìn)入所述接收望遠(yuǎn)鏡經(jīng)過散射后被所述第二光電探測器探測，所述第二光電探測器將探測到所述散射后的激光轉(zhuǎn)換為第二信號，將所述第二信號輸入所述嵌入式計(jì)算機(jī)；所述嵌入式計(jì)算機(jī)，用于控制所述激光器發(fā)射激光，并對輸入的第一信號和第二信號進(jìn)行處理得到所述能見度的值。
2.如權(quán)利要求I所述激光能見度儀，其特征在于，所述激光器為光纖激光器。
3.如權(quán)利要求I所述激光能見度儀，其特征在于，所述濾波器為窄帶濾波器。
4.如權(quán)利要求I或2所述激光能見度儀，其特征在于，所述激光器為脈沖532nm激光的激光器。
5.如權(quán)利要求I或2所述激光能見度儀，其特征在于，所述接收望遠(yuǎn)鏡與所述發(fā)射望遠(yuǎn)鏡為一體設(shè)置。
6.如權(quán)利要求I、2或3所述激光能見度儀，其特征在于，所述分束器為傾斜設(shè)置的具有反射和透射功能的平面鏡。
7.如權(quán)利要求1、2或3所述激光能見度儀，其特征在于，所述濾波器為濾光片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光能見度儀，其包括激光發(fā)射單元包括激光器、發(fā)射望遠(yuǎn)鏡和分束器，接收單元包括接收望遠(yuǎn)鏡和濾波器，信號采集與控制單元包括接收激光信號的第一光電探測器、第二光電探測器和嵌入式計(jì)算機(jī)，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的前端設(shè)置有分束器，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的焦平面上設(shè)置有第一光電探測器，接收望遠(yuǎn)鏡前端設(shè)置有濾波器，接收望遠(yuǎn)鏡焦點(diǎn)處設(shè)置有第二光電探測器。本發(fā)明提供的激光能見度儀體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、應(yīng)用廣泛、無需合作目標(biāo)，可任意調(diào)整測量角度，實(shí)現(xiàn)水平及斜程能見度測量，且成本低，操作使用方便。
文檔編號G01N21/53GK102621101SQ20121000406
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月8日
發(fā)明者孫東松, 楊少辰 申請人:楊少辰