本實(shí)用新型涉及激光工程應(yīng)用領(lǐng)域，具體是一種便攜式米散射激光雷達(dá)裝置。

背景技術(shù)：

激光工程應(yīng)用中通常使用1.064μm作為工作波長，因此人們對1.064μm激光的大氣透過率特性十分關(guān)注。為了滿足激光工程的應(yīng)用需求及對1.064μm激光大氣傳輸特性進(jìn)行研究，人們研制了1.064μm米散射激光雷達(dá)系統(tǒng)。它根據(jù)米散射原理，通過定量分析大氣氣溶膠(飄塵、顆粒物、煙塵和沙塵)對1.064μm激光產(chǎn)生的后向散射回波，來探測1.064μm的大氣水平能見度和垂直消光系數(shù)廓線。

1.064μm米散射激光雷達(dá)系統(tǒng)通常由激光發(fā)射單元、回波信號接收單元、信號采集與自動控制單元組成。隨著半導(dǎo)體激光器技術(shù)的進(jìn)步及光電探測器等分立器件的發(fā)展，米散射激光雷達(dá)已進(jìn)入實(shí)用化和商品化階段。但是，從實(shí)際應(yīng)用反饋的信息來看，目前，常規(guī)的1.064μm米散射激光雷達(dá)系統(tǒng)主要存在以下幾個方面的不足：激光發(fā)射與回波信號接收為非同軸結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)容易受到震動等因素的影響從而造成光路漂移，影響測量數(shù)據(jù)結(jié)果的可靠性；激光發(fā)射單元、回波信號接收單元和信號采集與自動控制單元分離，由此帶來系統(tǒng)體積、重量偏大，單人攜帶不方便，機(jī)動能力差的問題；系統(tǒng)成本造價偏高、抗環(huán)境變化能力差；結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜、安裝調(diào)試較麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種便攜式米散射激光雷達(dá)裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種便攜式米散射激光雷達(dá)裝置，包括箱體，所述箱體內(nèi)部設(shè)有激光發(fā)射單元、回波信號接收單元、信號采集與自動控制單元、非球面鏡、輔助電路，所述激光發(fā)射單元包括激光器、安裝在激光器的出光口處的擴(kuò)束器和非球面鏡，所述輔助電路與激光器連接，所述擴(kuò)束器出光口處傾斜設(shè)置有平面反射鏡一，以及與平面反射鏡一平行的平面反射鏡二，所述輔助電路與激光器連接；所述回波信號接收單元包括平面反射鏡三、平面反射鏡四、遮光罩、微孔光闌，所述平面反射鏡三和所述非球面鏡依次設(shè)置在所述平面反射鏡二的反射光線的反射方向上，所述非球面鏡鑲嵌在箱體側(cè)壁上，且與箱體外界接觸，所述平面反射鏡三為中心開孔的平面反射鏡，所述平面反射鏡三與非球面鏡之間設(shè)有遮光罩，所述遮光罩為圓臺形，所述遮光罩的大端口靠近非球鏡面且對準(zhǔn)非球面鏡的中心而設(shè)置，所述遮光罩的小端口靠近平面反射鏡三且對準(zhǔn)平面反射鏡三的中心開孔而設(shè)置，所述平面反射鏡四平行于平面反射鏡三而設(shè)置，所述微孔光闌設(shè)置在回波信號接收光路焦點(diǎn)位置處，所述微孔光闌后還依次裝配有聚焦透鏡、窄帶濾光片、聚焦透鏡；所述信號采集與自動控制單元包括光電管、光電探測器、微型工控機(jī)以及安插在微型工控機(jī)擴(kuò)展槽上的光子計(jì)數(shù)器，所述光電管與輔助電路連接，輔助電路與光子計(jì)數(shù)器的接口一相接，所述光電探測器與光子計(jì)數(shù)器的接口二相接。

進(jìn)一步的，所述箱體外側(cè)還設(shè)有支撐箱體的支撐架，所述支撐架和箱體之間設(shè)有旋鈕。

進(jìn)一步的，所述激光發(fā)射單元與回波信號接收單元共用一個非球面鏡，所述激光發(fā)射單元和信號采集與自動控制單元共用輔助電路。

進(jìn)一步的，所述激光器為1.064μm輕小型半導(dǎo)體泵浦N_d:YAG激光器。

進(jìn)一步的，所述非球面鏡的直徑為80mm。

進(jìn)一步的，所述光電探測器通過同軸電纜接口與光子計(jì)數(shù)器的接口二相接。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型所提供的便攜式米散射激光雷達(dá)裝置，其體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、性價比高、自動化程度高、維修簡單、可晝夜連續(xù)運(yùn)行、便于單人攜帶和移動，關(guān)鍵器件的全固化結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)確保了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和探測數(shù)據(jù)的可靠性等，通過回波信號接收光路上遮光罩的設(shè)計(jì)，可以極大程度的屏蔽箱體內(nèi)部雜散光背景對有效探測信號的干擾，提高了本裝置的探測信噪比。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本實(shí)用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型外部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、接口一，2、接口二，3、輔助電路，4、激光器，5、擴(kuò)束器，6、平面反射鏡一，7、光電管，8、平面反射鏡二，9、平面反射鏡三，10、非球面鏡，11、平面反射鏡四，12、微孔光闌，13、聚焦透鏡，14、窄帶濾光片，15、聚焦透鏡，16、光電探測器，17、光子計(jì)數(shù)器，18、微型工控機(jī)，19、箱體，20、遮光罩，21、旋鈕，22、支撐架。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本實(shí)用新型具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

如圖1～2所示，本實(shí)用新型提供的便攜式米散射激光雷達(dá)裝置，包括箱體19，其特征在于，所述箱體19內(nèi)部設(shè)有激光發(fā)射單元、回波信號接收單元、信號采集與自動控制單元、非球面鏡10、輔助電路3，所述激光發(fā)射單元包括激光器4、安裝在激光器4的出光口處的擴(kuò)束器5和非球面鏡10，所述擴(kuò)束器5出光口處傾斜設(shè)置有平面反射鏡一6，以及與平面反射鏡一6平行的平面反射鏡二8，所述輔助電路3與激光器4連接；所述回波信號接收單元包括平面反射鏡三9、平面反射鏡四11、遮光罩20、微孔光闌12，所述平面反射鏡三9和所述非球面鏡10依次設(shè)置在所述平面反射鏡二8的反射光線的反射方向上，所述非球面鏡10鑲嵌在箱體19側(cè)壁上，且與箱體19外界接觸，所述平面反射鏡三9為中心開孔的平面反射鏡，所述平面反射鏡三9與非球面鏡10之間設(shè)有遮光罩20，所述遮光罩20為圓臺形，所述遮光罩20的大端口靠近非球鏡10面且對準(zhǔn)非球面鏡10的中心而設(shè)置，所述遮光罩20的小端口靠近平面反射鏡三9且對準(zhǔn)平面反射鏡三9的中心開孔而設(shè)置，通過遮光罩20的設(shè)計(jì)，可以極大程度的屏蔽箱體19內(nèi)部雜散光背景對有效探測信號的干擾，提高便攜式米散射激光雷達(dá)裝置的探測信噪比；所述平面反射鏡四11平行于平面反射鏡三9而設(shè)置，所述微孔光闌12設(shè)置在回波信號接收光路焦點(diǎn)位置處，所述微孔光闌12后還依次裝配有聚焦透鏡13、窄帶濾光片14、聚焦透鏡15；所述信號采集與自動控制單元包括光電管7、光電探測器16、微型工控機(jī)18以及安插在微型工控機(jī)18擴(kuò)展槽上的光子計(jì)數(shù)器17，所述光電管7與輔助電路3連接，輔助電路3與光子計(jì)數(shù)器17的接口一1相接，所述光電探測器16與光子計(jì)數(shù)器17的接口二2相接。

如圖2所示，所述箱體外側(cè)還設(shè)有支撐箱體19的支撐架22，所述支撐架22和箱體19之間設(shè)有旋鈕21，支撐架22可用于裝置的移動和支撐，通過旋鈕21可對測量角度的進(jìn)行調(diào)整。

所述激光發(fā)射單元與回波信號接收單元共用一個非球面鏡10，所述激光發(fā)射單元和信號采集與自動控制單元共用輔助電路3。

所述激光器4為1.064μm輕小型半導(dǎo)體泵浦N_d:YAG激光器4。

所述非球面鏡10的直徑為80mm。

所述光電探測器16通過同軸電纜接口與光子計(jì)數(shù)器17的接口二2相接。

工作原理：

激光器在輔助電路3的驅(qū)動下，輸出波長為1.064μm的脈沖激光光束，激光光束經(jīng)擴(kuò)束器5進(jìn)行一級擴(kuò)束，經(jīng)平面反射鏡一6和平面反射鏡二8反射、然后經(jīng)非球面鏡10進(jìn)行二級擴(kuò)束后進(jìn)入大氣。激光在大氣傳輸?shù)倪^程中，大氣氣溶膠會對其產(chǎn)生散射、吸收、消光等物理效應(yīng)，其中的后向散射回波光子信號被非球面鏡10接收，經(jīng)過平面反射鏡三9、平面反射鏡四11、微孔光闌12、聚焦透鏡13、濾光片14和聚焦透鏡15，傳遞到光電探測器16的探測端面。光電探測器16將光子信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，輸出至光子計(jì)數(shù)器17的端口2；透過平面反射鏡一6的部分雜散光經(jīng)光電管7進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并經(jīng)輔助電路3整形，輸出至光子計(jì)數(shù)器17的端口1；光子計(jì)數(shù)器17按照光子信號從空間返回的時序做對位記數(shù)和累加處理，其結(jié)果存儲到光子計(jì)數(shù)器17的數(shù)據(jù)存儲單元；最后存儲到微型工控機(jī)18。依據(jù)米散射激光雷達(dá)方程，反演得出大氣氣溶膠消光分布廓線，利用微分零交叉法求出云底高度；得到消光分布廓線后，可依據(jù)能見度計(jì)算公式求解能見度。

以上所述的本實(shí)用新型實(shí)施方式，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定,任何在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。