便携式高能高频激光雷达系统的制作方法

本实用新型涉及大气环境污染监测技术领域，具体为便携式高能高频激光雷达系统。

背景技术：

激光雷达在探测大气环境污染方面的作用越来越大。激光能量和功率是影响激光雷达探测性能的重要参数。因此为了提高激光雷达的探测距离和精度，很多产品采用了大能量大功率的激光发射系统。但是大能量大功率导致体积较大，发射和接收部分分离，调试困难等问题，很难便携式使用和机动部署。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供便携式高能高频激光雷达系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

便携式高能高频激光雷达系统，包括高能高频激光发射单元、激光接收单元、颗粒物通道探测单元、环境温湿度探测单元、雷达控制单元以及反演显示单元；

其中：所述雷达控制以单元用于产生控制脉冲信号，并将控制脉冲信号送至激光接收单元；

所述高能高频激光发射单元接收控制脉冲信号后发射激光信号至目标，经目标后产生反馈激光信号；

所述激光接收单元接收反馈激光信号，并将反馈激光信号送至与激光接收单元连接的颗粒物通道探测单元以及环境温湿度探测单元；

所述颗粒物通道探测单元、环境温湿度探测单元将反馈激光信号采集存储；

所述反演显示单元获取采集存储的反馈激光信号。

优选的，所述高能高频激光发射单元连接有微型制冷器。

优选的，所述颗粒物通道探测单元包括集光镜、传感器以及数据采集模块，其中反馈激光信号经过集光镜至传感器，所述传感器连接数据采集模块，将信号转换成电信号并送至反演显示单元。

优选的，所述环境温湿度探测单元包括分光系统、温度探测块、湿度探测块以及光电转换模块，其中：分光系统接收反馈激光信号，送至温度探测块与湿度探测块分离提取温度信号与湿度信号，所述光电转换模块将温度信号与湿度信号转换成电信号。

优选的，所述雷达控制单元预留云台或三维扫描振镜接口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：系统采用无水风冷激光源技术结合微型制冷技术以及集成化控制器三大技术，把激光雷达即高能高频激光发射单元﹑环境感知即颗粒物通道探测单元、环境温湿度探测单元和控制显示即雷达控制单元、反演显示单元有部分集成在一起，降低了尺寸和重量。整个激光雷达系统预留云台或三维扫描振镜接口，实现扫描测量。整个激光雷达主机系统设计重量不超过40kg，方便携带和运输。系统与云台放置在固定点上，实现固定垂直测量。放置在车载系统中实现走航测量。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实用新型颗粒物通道探测单框图；

图3为本实用新型环境温湿度探测单元框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～3，本实用新型提供技术方案：

便携式高能高频激光雷达系统，包括高能高频激光发射单元、激光接收单元、颗粒物通道探测单元、环境温湿度探测单元、雷达控制单元以及反演显示单元；其中：所述雷达控制以单元用于产生控制脉冲信号，并将控制脉冲信号送至激光接收单元；所述高能高频激光发射单元接收控制脉冲信号后发射激光信号至目标，经目标后产生反馈激光信号；所述激光接收单元接收反馈激光信号，并将反馈激光信号送至与激光接收单元连接的颗粒物通道探测单元以及环境温湿度探测单元；所述颗粒物通道探测单元、环境温湿度探测单元将反馈激光信号采集存储；所述反演显示单元获取采集存储的反馈激光信号。所述高能高频激光发射单元连接有微型制冷器。所述颗粒物通道探测单元包括集光镜、传感器以及数据采集模块，其中反馈激光信号经过集光镜至传感器，所述传感器连接数据采集模块，将信号转换成电信号并送至反演显示单元。所述环境温湿度探测单元包括分光系统、温度探测块、湿度探测块以及光电转换模块，其中：分光系统接收反馈激光信号，送至温度探测块与湿度探测块分离提取温度信号与湿度信号，所述光电转换模块将温度信号与湿度信号转换成电信号。所述雷达控制单元预留云台或三维扫描振镜接口。雷达控制单元以QT118芯片为核心开发的FPGA控制板控制高能高频激光发射单元工作发出激光脉冲，高能高频激光发射单元采用无水风冷激光源输出355nm波长的激光源，经过准直扩束镜后由反射镜发射至目标即大气中，经过散射回波信号，即反馈激光信号，经过激光接收单元接收，激光接收单元可采用250nm的卡塞格林望远镜接收，然后送到分光系统，分光系统由二向色镜和窄带光片构成，温度探测块与湿度探测块可实现对回波信号进行精确的分离和提取，具体为回波信号经过二向色镜投射光信号在经过中心波长为407nm的窄带光片，获得波长为407nm的水汽，即湿度信号，经过中心波长为355的窄带光片，获波长为355的散射光，由此得到温度信号，温度信号、湿度信号经过光电转换模块，如E/O转换模块和其内置的放大电路采集和放大存储；高能高频激光发射单元：Na:YAG激光器发射激光信号，照射在大气中的颗粒物上产生散射信号，散射信号经过激光接收单元接收，并送到颗粒物通道探测单元的传感器上，传感器将感受到的信号通过数据采集模块如ADAM-4000模块转换成电信号，经过放大和分析电路即可获得相对浓度；所述反演显示单元采用嵌入式IPC610L工控机，可以对数据采集模块、光电转换模块信号进行读取和处理，嵌入式IPC610L工控机体积小、运算速度快，内置反演显示软件具有虚拟示波功器功能，读取/保存数据以及波形显示/频谱分析功能。

本系统采用无水风冷激光源技术结合微型制冷技术以及集成化控制器三大技术，把激光雷达(高能高频激光发射单元)﹑环境感知(颗粒物通道探测单元、环境温湿度探测单元)和控制显示(雷达控制单元、反演显示单元)所有部分集成在一起，降低了尺寸和重量。整个激光雷达系统预留云台或三维扫描振镜接口，实现扫描测量。整个激光雷达主机系统设计重量不超过40kg，方便携带和运输。系统与云台放置在固定点上，实现固定垂直测量。放置在车载系统中实现走航测量。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。