专利名称：激光能见度仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光设备技术领域，具体是指激光能见度仪。
背景技术：
能见度是一 个重要的大气参数，它反映了大气混浊程度，受雾、霾、层云等气象因素，及大气中的烟尘、污染气体以及沙尘等大气气溶胶粒子的影响。能见度，尤其是斜程路径能见度大小决定着飞机能否成功降落，因为跑道的水平能见度与飞机降落时在决断高度上的斜程能见度往往差别很大。当存在地表雾时，地表水平能见度很低而斜程能见度较高，根据水平能见度判断可能会导致飞机无法正常降落，甚至造成机场关闭；当存在低层云时，水平能见度较高而斜程能见度较低，此时根据水平能见度判断则会给飞机降落带来危险。因此，用于测量斜程能见度的能见度测量仪器的研制对于提高航空安全具有重要意义，现有的机场能见度测量仪器大都只能测量地表某处的能见度，无法给出准确的斜程能见度或相当一段距离(例如几百米到几公里)的能见度信息，且体积较大、不方便移动、成本相对较高。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种激光能见度仪，能够测量空气的能见度，且体积小、重量轻、使用方便。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种激光能见度仪，其包括激光发射单元、接收单元和信号采集与控制单元，其中所述激光发射单元包括激光器、发射望远镜和分束器，所述接收单元包括接收望远镜和滤波器，信号采集与控制单元包括接收激光信号的第一光电探测器、第二光电探测器和嵌入式计算机，所述发射望远镜的前端设置有所述分束器，所述发射望远镜的焦平面上设置有第一光电探测器，所述接收望远镜前端设置有滤波器，所述接收望远镜焦点处设置有第二光电探测器；所述激光器射出的激光经光纤耦合至所述发射望远镜的焦点处；所述焦点处的激光经过所述发射望远镜并被所述分束器分成两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发射到大气探测区域，第二部分激光被所述分束器反射回至所述发射望远镜，并经过所述发射望远镜后被所述第一光电探测器接收，所述第一光电探测器探测到所述第二部分激光，将所述第二部分激光转换为第一信号，并将所述第一信号输入所述嵌入式计算机；所述第一部分激光通过所述滤波器进入所述接收望远镜经过散射后被所述第二光电探测器探测，所述第二光电探测器将探测到所述散射后的激光转换为第二信号，将所述第二信号输入所述嵌入式计算机；所述嵌入式计算机，用于控制所述激光器发射激光，并对输入的第一信号和第二信号进行处理得到所述能见度的值。优选地，所述激光器为光纤激光器。优选地，所述滤波器为窄带滤波器。优选地，所述激 光器为脉冲532nm激光的激光器。优选地，所述接收望远镜与所述发射望远镜为一体设置。优选地，所述分束器为倾斜设置的具有反射和透射功能的平面镜。优选地，所述滤波器为滤光片。实施本发明的技术方案，具有以下有益效果本发明提供的激光能见度仪体积小、重量轻、结构紧凑、使用方便、应用广泛、无需合作目标，可任意调整测量角度，实现水平及斜程能见度测量，且成本低，操作使用方便。
图I为本发明实施例提供的激光能见度仪的结构示意图；图2为本发明实施例提供的激光能见度仪的光路原理图。本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例提供一种激光能见度仪，如图I和图2所示，该激光能见度仪包括激光发射单元110、接收单元120和信号采集与控制单元130，其中所述激光发射单元110包括激光器111、发射望远镜112和分束器113，所述接收单元120包括接收望远镜122和滤波器121，信号采集与控制单元130包括接收激光信号的第一光电探测器131、第二光电探测器132和嵌入式计算机133，所述发射望远镜的112前端设置有所述分束器113，所述发射望远镜112的焦点处上设置有第一光电探测器131，所述接收望远镜122前端设置有滤波器121，所述接收望远镜122焦点处设置有第二光电探测器132，所述第一光电探测器131和第二光电探测器132分别连接所述嵌入式计算机133。所述激光器111射出的激光经光纤115耦合至所述发射望远镜112的焦点处；所述焦点处的激光经过所述发射望远镜112并被所述分束器113分成两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发射到大气探测区域，第二部分激光被所述分束器113反射回至所述发射望远镜122，并经过所述发射望远镜122后被所述第一光电探测器131接收，所述第一光电探测器131探测到所述第二部分激光，将所述第二部分激光转换为第一信号，并将所述第一信号输入所述嵌入式计算机133 ；所述第一部分激光通过所述滤波器121进入所述接收望远镜122经过散射后被所述第二光电探测器132探测，所述第二光电探测器132将探测到所述散射后的激光转换为第二信号，将所述第二信号输入所述嵌入式计算机133 ；所述嵌入式计算机133，用于控制所述激光器111发射激光。输入的第一信号对嵌入式计算机133连接的数据采集卡进行触发，控制其采集工作。输入的第二信号经过嵌入式计算机133的计算后可得到能见度的值在上述实施例中，优选地，所述激光器111为光纤激光器，其体积小、低脉冲能量
和高重复频率。在上述实施例中，优选地，所述滤波器121为窄带滤波器，以效抑制的背景噪声。在上述实施例中，优选地，所述激光器111为脉冲532nm激光的激光器。该激光器能射出波长接近人眼敏感值(550nm)或标准波长。在上述实施例中，优选地，所述接收望远镜122与所述发射望远镜112为一体设置，其结构紧凑、占用空间小。在上述实施例中，优选地，所述滤波器121为滤光片。在上述实施例中，优选地，所述分束器113为倾斜设置的具有反射和透射功能的
平面镜。嵌入式计算机首先对外部接口和数据采集卡等进行初始化和参数的设定。如果由于硬件的原因初始化失败，则判定是否需要重新开始，在重新开始前需要关闭硬件开关并检查硬件，再对各个硬件进行初始化。初始化结束后，如果必要可以对工作参数进行设定或修改，在所有参数设定后，可以开始测量工作或直接退出结束。测量开始，激光器发射脉冲，经光纤耦合到望远镜，被平面镜反射的第二部分激光被第一光电探测器接收，第一光电探测器对嵌入式计算机连接的数据采集卡进行触发，数据采集卡开始工作，数据采集卡采集第二光电探测器探测到的经过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号累计平均后得到并输出第二信号，此时激光器停止发射激光，嵌入式计算机开始反演能见度，并显示保存能见度值，最后结束测量，关闭电源、激光器和计算机，整个测量结束。上述实施例提供的激光能见度仪的机械加工精度要求不高，成本低；采用全固定化和模块化结构，无需太多调整，操作简单，无需专业人员即可操作。且体积小、重量轻、结构紧凑、使用方便、应用广泛、无需合作目标。该激光能见度仪不仅可以测量水平能见度，而且可以测量斜程能见度和垂直能见度，可以任意调整角度进行多仰角测量，可以调整任意测量位置无需固定安装，适应性强。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种激光能见度仪，其特征在于，包括激光发射单元、接收单元和信号采集与控制单元，其中所述激光发射单元包括激光器、发射望远镜和分束器，所述接收单元包括接收望远镜和滤波器，信号采集与控制单元包括接收激光信号的第一光电探测器、第二光电探测器和嵌入式计算机，所述发射望远镜的前端设置有所述分束器，所述发射望远镜的焦平面上设置有第一光电探测器，所述接收望远镜前端设置有滤波器，所述接收望远镜焦点处设置有第二光电探测器；所述激光器射出的激光经光纤耦合至所述发射望远镜的焦点处；所述焦点处的激光经过所述发射望远镜并被所述分束器分成两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发射到大气探测区域，第二部分激光被所述分束器反射回至所述发射望远镜，并经过所述发射望远镜后被所述第一光电探测器接收，所述第一光电探测器探测到所述第二部分激光，将所述第二部分激光转换为第一信号，并将所述第一信号输入所述嵌入式计算机；所述第一部分激光通过所述滤波器进入所述接收望远镜经过散射后被所述第二光电探测器探测，所述第二光电探测器将探测到所述散射后的激光转换为第二信号，将所述第二信号输入所述嵌入式计算机；所述嵌入式计算机，用于控制所述激光器发射激光，并对输入的第一信号和第二信号进行处理得到所述能见度的值。
2.如权利要求I所述激光能见度仪，其特征在于，所述激光器为光纤激光器。
3.如权利要求I所述激光能见度仪，其特征在于，所述滤波器为窄带滤波器。
4.如权利要求I或2所述激光能见度仪，其特征在于，所述激光器为脉冲532nm激光的激光器。
5.如权利要求I或2所述激光能见度仪，其特征在于，所述接收望远镜与所述发射望远镜为一体设置。
6.如权利要求I、2或3所述激光能见度仪，其特征在于，所述分束器为倾斜设置的具有反射和透射功能的平面镜。
7.如权利要求1、2或3所述激光能见度仪，其特征在于，所述滤波器为滤光片。
全文摘要
本发明涉及一种激光能见度仪，其包括激光发射单元包括激光器、发射望远镜和分束器，接收单元包括接收望远镜和滤波器，信号采集与控制单元包括接收激光信号的第一光电探测器、第二光电探测器和嵌入式计算机，发射望远镜的前端设置有分束器，发射望远镜的焦平面上设置有第一光电探测器，接收望远镜前端设置有滤波器，接收望远镜焦点处设置有第二光电探测器。本发明提供的激光能见度仪体积小、重量轻、结构紧凑、使用方便、应用广泛、无需合作目标，可任意调整测量角度，实现水平及斜程能见度测量，且成本低，操作使用方便。
文档编号G01N21/53GK102621101SQ20121000406
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月8日 优先权日2012年1月8日
发明者孙东松, 杨少辰 申请人:杨少辰