专利名称：激光雷达温度控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温度控制装置，特别是激光雷达温度控制装置。
背景技术：
从上世纪60年代初，激光雷达问世以来该技术到了飞速发展，特别是应用激光雷 达对大气进行测量，其工作是通过射向大气中激光与大气中气溶胶及大气分子作用而产生 后向散射且被探测器接收而实现的，从激光雷达到被反射至接收器信号携带着被测物质吸 收、散射等信息，对这些信息进行分析便可到所需物理量。激光雷达技术完成大气测量等项 工作中显示出这一技术独有特性和突出发展前景。用于气溶胶测量的是米氏散射激光雷 达。米氏散射激光雷达是最简单却又是十分有效一种激光雷达形式。米氏散射是指与波长 同一数量级球形位子散射其散射系数与波长一次方成反比。低空大气中存着丰富被称之 为气溶胶飘浮粒子这些粒子散射可以到较强激光雷达信号，并完成与大气污染关系密切气 溶胶浓度与能见度测定外，还可以将气溶胶分布作为示踪物对大气构造及运动状况进行观 测。与此同时还可对云、黄沙进行测量。此外从散射光偏振情况还可推断气溶胶性质。米 氏散射激光雷达从烟尘扩散到同温层气溶胶从局部现象到整个球规模现象均有广泛应用。但是，在实际使用过程中发现激光雷达的探测距离、信噪比等受温度影响较大。 温度过高激光器出现多个模式，影响探测距离；探测器信噪比降低，采集数据的可靠性降 低。温度过低，激光器晶体容易炸裂，电子线路不能正常工作等现象。
实用新型内容本实用新型为了解决大温差下温度稳定性问题，使得温度控制精度进一步提高， 提供了一种激光雷达温度控制装置，包括雷达、望远镜主镜筒、传感器，雷达电源机柜及温 度控制装置，所述温度控制装置包括半导体制冷器和温度控制电路板，温度控制电路板通 过引线端子与半导体制冷器电连接。所述控制电路板设在雷达电源机柜。所述的望远镜主镜筒粘有绝热硅胶。所述温度控制装置的冷端和热端均设有散热器和风机。所述的半导体制冷器为两片半导体制冷片堆叠。所述的散热器为铜散热器。所述温度控制装置固定在雷达底部。所述半导体制冷器为2-4个。本实用新型的效果整体温控效率高，功耗低，拓展了激光雷达的使用温度范围 (-200C _70°C )，使得激光雷达的数据反演结果更加连续、稳定可靠等特点。气溶胶激光雷达的温度控制装置和望远镜主镜筒粘有绝热硅胶的改进，使得激光 雷达采集到的数据更加稳定可靠。半导体制冷片两片堆叠的方式使用，完全保证在内外温差达到60°C的情况下不至于影响温控精度。
图1为雷达温控装置结构示意图；图2温度控制电路原理框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式
做详细描述。显然，所描述的 实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提 下所获取的其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。如图1所示，一种激光雷达温度控制装置，包括雷达望远镜主镜筒、传感器，雷达 电源机柜及温度控制装置，所述温度控制装置包括第一级半导体制冷器、第二级半导体制 冷器以及温度控制电路板。温度控制电路板通过引线端子与第一级半导体制冷器和第二级 半导体制冷器连接。所述温度控制装置固定在雷达底部，该温控装置主要采用半导体制冷 方式，冷端和热端都采用铜散热器外加风扇的结构，这种结构的特点是热阻抗小，热沉体积 小，温控效果好。温度传感器置于镜筒内部散热器端；半导体制冷片可以加热也可以制冷。 外界温度过高，将雷达镜筒外壳先做保温处理，用绝热硅胶将隔热硅胶带粘在雷达镜筒内 壁，以防止镜筒外部与内部发生热量交换；所述控制电路板放置在雷达电源机柜中，这样可 以增加镜筒内部状态显示功能，有助于使用人员对设备运行状况的了解。温度控制电路控 制半导体片给雷达镜筒内部制冷，并且通过内部风扇将冷气带出，这样就使得雷达镜筒内 部温度非常均勻。外界温度过低时，反之。半导体制冷片采用两片堆叠的方式使用，这样可 以完全保证在内外温差达到60°C的情况下不至于影响温控精度。一个温度控制系统而言，温度的稳定度与物理系统有很大的关系。一个好的物理 系统要求具有完整的热传输渠道，良好的热传导性，以及较高的系统温度的稳定性。本温控 装置采用内、外双层物理结构有利于热传导的流畅。内层与外界有一定的隔热，内层热源主 要是激光雷达工作时镜筒内部产生的，由4片热电制冷器(N-TEC)执行温度控制。外层组 件与外部环境接触，被控对象为内层N-TEC非控制端接触面，同样是由4片热电制冷器执行 温度控制。并且内外层均安装有铜散热器以及风扇。如图2所示，温度控制电路板涉及到的温度控制电路原理如下雷达头内的温度 先由温度传感器检测并转换成微弱的电压信号，差动放大器将此弱信号进行非线性校正及 电压放大后，由单片机内部A/D转换器将其转换成数字量。此数字量经数字滤波、误差校 正、标度变换、线性拟合、查表等处理后。一方面将雷达主镜筒内温度经人机面板上的IXD 显示另一方面将该温度值与被控制值25°C比较，根据其偏差值的大小，提供给控制算法 进行运算，最后输出PWM波，驱动光耦。光耦输出信号控制MOS管IRFP250去驱动热电制冷 器。控制的时序是先启动第一级温控系统工作，使得温度快速上升或者下降，使得雷达主镜 筒内部温度接近25 °C，其次，开启第二级温控，使雷达镜筒内的温度尽快稳定。达到控制雷 达主镜筒内部温度的目的。如果实际测得的温度值超过了该系统所要求的温度范围，单片 机就向报警装置发出指令，系统进行报警。以上，仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
权利要求1.一种激光雷达温度控制装置，包括雷达、望远镜主镜筒、传感器，雷达电源机柜及温 度控制装置，其特征在于所述温度控制装置包括半导体制冷器和温度控制电路板，温度控 制电路板通过弓I线端子与半导体制冷器电连接。
2.根据权利要求1所述的激光雷达温度控制装置，其特征在于所述控制电路板设在 雷达电源机柜。
3.根据权利要求1或2所述的激光雷达温度控制装置，其特征在于所述的望远镜主 镜筒粘有绝热硅胶。
4.根据权利要求1所述的激光雷达温度控制装置，其特征在于所述温度控制装置的 冷端和热端均设有散热器和风机。
5.根据权利要求1所述的激光雷达温度控制装置，其特征在于所述的半导体制冷器 为两片半导体制冷片堆叠。
6.根据权利要求4所述的激光雷达温度控制装置，其特征在于所述的散热器为铜散 热器。
7.根据权利要求1或4或6所述的激光雷达温度控制装置，其特征在于所述温度控 制装置固定在雷达底部。
8.根据权利要求5所述的激光雷达温度控制装置，其特征在于所述的半导体制冷器 为2-4个。
专利摘要本实用新型公开了激光雷达温度控制装置，包括雷达、望远镜主镜筒、传感器，雷达电源机柜及温度控制装置，所述温度控制装置包括半导体制冷器和温度控制电路板，温度控制电路板通过引线端子与半导体制冷器电连接。所述的雷达镜筒内壁粘有绝热硅胶带。所述温度控制装置的冷端和热端均设有散热器和风机。所述的半导体制冷器为多片半导体制冷片双层堆叠。所述的散热器为铜散热器。本实用新型整体温控效率高，功耗低，拓展了激光雷达的使用温度范围(-20℃-70℃)，使得激光雷达的数据反演结果更加连续、稳定可靠等特点半导体制冷片两片堆叠的方式使用，完全保证在内外温差达到60℃的情况下不至于影响温控精度。
文档编号G05D23/19GK201853143SQ201020524480
公开日2011年6月1日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者姜守军, 徐宝东 申请人:北京怡孚和融科技有限公司