一种激光雷达测风校标用辅助装置

本技术涉及激光雷达测风，具体涉及一种激光雷达测风校标用辅助装置。

背景技术：

1、现有激光雷达测风校标多在野外的测风试验场进行，采用激光测风雷达的测风数据与测风塔相同高度上安装的测风传感器测风数据进行比对测试，该方式受天气和自然条件影响较多：第一方面，存在来风方向遮挡问题，当自然风的风向处于测试塔、测风传感器连线的上风向的一定扇区范围时，自然风先经过测风塔再经过测风传感器，此时测风塔上测风传感器测量的风数据是受到干扰的，无法作为比对基准，降低采集数据有效性；第二方面，自然风的风速大小、风向也受季节影响，存在不可控性，不同季节进行野外测试校标，可能存在长时间无大风的天气，或者测试期间长时间存在遮挡来风方向的天气条件，会造成实际对比测试时间的延长，测试时效性不可控；第三方面，测风塔试验场地多在陆地环境建立，塔高多为数十米到数百米高度，该高度的陆地自然风风速上限很少有超过20m/s的风速，而激光测风雷达的测风风速上限一般远大于该风速，根据激光测风雷达的国际标准《iec 61400-12-1 wind energy generation systems – part 12-1: power performancemeasurements of electricity producing wind turbines》annex l和国内标准《gb/t18451.2-2021风力发电机组 功率特性测试》附录l，一般风速上限仅测试到16m/s，而激光测风雷达的测风风速上限一般可到40m/s-80m/s甚至更高，自然风风速很难比对到激光测风雷达的最大风速上限，这就会导致激光测风雷达的测风上限很难在自然条件下进行校标。

2、本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本技术背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

技术实现思路

1、针对现有存在的技术问题，本技术的目的在于提供一种激光雷达测风校标用辅助装置，该辅助装置提供在风洞内进行激光雷达的测风校标，实现校标风速可控，且使用光纤传输信号，模拟激光束在大气中不同高度的传感过程，实现风速测量高度可控，在风洞环境下极大程度上减少自然天气条件对校标结果的影响，提高校标准确性。

2、为实现上述实用新型的目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

3、一种激光雷达测风校标用辅助装置，包括：

4、镜架，其位于所述激光雷达顶部的镜面上，且沿其圆周一方向依次均布第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件，每组镜组件均包括扩束镜和缩束镜，四组镜组件中扩束镜均布在圆周方向、四组镜组件中缩束镜也均布在圆周方向、且各组镜组件中扩束镜和缩束镜间隔分布；

5、风洞，其在信号进出所述风洞的侧壁上设置间隔分布的第一镜组合件和第二镜组合件，所述第一镜组合件和第二镜组合件两者所在直线沿风洞气流方向，所述第一镜组合件与第一组镜组件对应，所述第二镜组合件与第二组镜组件对应；

6、空箱，其内部空气静止，且在信号进出所述空箱的侧壁上设置间隔分布的第三镜组合件和第四镜组合件，第三镜组合件与第三组镜组件对应，第四镜组合件与第四组镜组件对应，其中每个镜组合件均包括扩束镜和缩束镜；

7、其中，在开启所述激光雷达时，所述激光雷达轮流朝向第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件发射四束激光，以使得激光雷达发射的激光经对应组镜组件中缩束镜进入光纤发射段，并经由光纤发射段传输至对应镜组合件中扩束镜扩束后进入所述风洞或空箱中空气中，经空气反射后信号经所述对应镜组合件中缩束镜缩束后传输至光纤回传段，并经由光纤回传段传输至所述对应组镜组件中扩束镜扩束后由所述激光雷达接收。

8、在本技术的一些实施例中，所述镜架包括：

9、座体，其位于所述激光雷达的镜面上；

10、四个内贯通部，其沿圆周内圈均布在所述座体上，且各内贯通部在所述座体上沿圆周内圈轴向贯通；

11、四个外贯通部，其沿圆周外圈均布在所述座体上，且各外贯通部在所述座体上沿圆周外圈轴向贯通，所述第一组镜组件中扩束镜、第三组镜组件中扩束镜、第二组镜组件中扩束镜和第四组镜组件中扩束镜沿圆周外圈同一方向依次转动设置在四个外贯通部处，所述第一组镜组件中缩束镜、第三组镜组件中缩束镜、第二组镜组件中缩束镜和第四组镜组件中缩束镜沿圆周内圈同一方向依次转动设置在四个内贯通部处；或者，所述第一组镜组件中缩束镜、第三组镜组件中缩束镜、第二组镜组件中缩束镜和第四组镜组件中缩束镜沿圆周外圈同一方向依次转动设置在四个外贯通部处，所述第一组镜组件中扩束镜、第三组镜组件中扩束镜、第二组镜组件中扩束镜和第四组镜组件中扩束镜沿圆周内圈同一方向依次转动设置在四个内贯通部处；

12、所述缩束镜沿光信号传输方向包括透镜组和光纤耦合器，所述缩束镜的透镜组接收光信号并经过其光纤耦合器后缩小光束直径；

13、所述扩束镜沿光信号传输方向包括光纤耦合器和透镜组，所述扩束镜的光纤耦合器接收光信号并经过其透镜组后扩大光束直径；

14、各组镜组件中扩束镜和缩束镜的光纤耦合器均从对应贯通部顶部露出；各组镜组件中扩束镜和缩束镜的透镜组均从对应贯通部低部露出，并朝向所述激光雷达的镜面。

15、在本技术的一些实施例中，所述外贯通部和内贯通部的内侧壁均设置有接收部；各组镜组件还包括：

16、本体部，其顶部插拔连接对应组镜组件中扩束镜或缩束镜的光纤连接部，底部连接对应组镜组件中扩束镜或缩束镜的透镜组；

17、卡接部，其转动设置在所述本体部上且与所述接收部卡接连接，用于将对应组镜组件中扩束镜或缩束镜安装至所述外贯通部或内贯通部内。

18、在本技术的一些实施例中，所述接收部包括相对设置的第一接收槽和第二接收槽；

19、所述卡接部包括相对转动设置在所述本体部两侧的第一卡接部和第二卡接部；

20、所述第一卡接部和所述第一接收槽的形状适配，所述第二卡接部和第二接收槽的形状适配。

21、在本技术的一些实施例中，各组镜组件还包括：

22、转轴，其穿设在所述本体部上，且两端伸出所述本体部，所述第一卡接部转动穿设在所述转轴的一端，所述第二卡接部转动穿设在所述转轴的另一端。

23、在本技术的一些实施例中，所述镜架包括：

24、支撑部，其安装于所述座体底部，用于将所述座体支撑于所述激光雷达的镜面上。

25、在本技术的一些实施例中，所述支撑部包括：

26、支撑本体，其安装于所述座体底部，且具有开口朝向所述激光雷达的镜面的容纳部；

27、活塞式吸盘，其具有活塞柱和连接于所述活塞柱底部的吸盘，所述活塞柱伸入所述容纳部内且能够在所述容纳部内移动，所述吸盘吸在所述镜面上。

28、在本技术的一些实施例中，所述容纳部内侧壁上形成内螺纹；

29、所述活塞柱的外侧壁上形成外螺纹，所述内螺纹和所述外螺纹配合，以使所述活塞柱在所述容纳部内移动。

30、本技术还涉及一种激光雷达测风校标用辅助装置，包括：

31、镜架，其位于所述激光雷达顶部的镜面上，且沿其圆周一方向依次均布第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件，每组镜组件均包括扩束镜和缩束镜，四组镜组件中扩束镜均布在圆周方向、四组镜组件中缩束镜也均布在圆周方向、且各组镜组件中扩束镜和缩束镜间隔分布；

32、风洞，其在信号进出所述风洞的侧壁上设置转盘，所述转盘上沿其圆周一方向依次均布与所述第一组镜组件对应的第一镜组合件、与所述第三组镜组件对应的第三镜组合件、与所述第二组镜组件对应的第二镜组合件和与所述第四组镜组件对应的第四镜组合件，其中每个镜组合件均包括扩束镜和缩束镜；

33、其中，在测风校标时，所述转盘转动，使所述第一镜组合件和第二镜组合件两者所在直线沿风洞气流方向或者所述第三镜组合件和第四镜组合件两者所在直线沿风洞气流方向；

34、在开启激光雷达时，所述激光雷达轮流朝向第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件发射四束激光束，以使得激光雷达发射的激光束经对应组镜组件中缩束镜进入光纤发射段，并经由光纤发射段传输至对应镜组合件中扩束镜扩束后进入所述风洞内空气中，经空气反射后信号经所述对应镜组合件中缩束镜缩束后传输至光纤回传段，并经由光纤回传段传输至所述对应组镜组件中扩束镜扩束后由所述激光雷达接收。

35、本技术还涉及一种激光雷达测风校标用辅助装置，包括：

36、镜架，其位于所述激光雷达顶部的镜面上，且沿其圆周一方向依次均布第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件，每组镜组件均包括扩束镜和缩束镜，四组镜组件中扩束镜均布在圆周方向、四组镜组件中缩束镜也均布在圆周方向、且各组镜组件中扩束镜和缩束镜间隔分布；

37、风洞，其在信号进出所述风洞的侧壁上设置转盘，所述转盘上沿其圆周一方向依次均布与所述第一组镜组件对应的第一镜组合件、与所述第三组镜组件对应的第三镜组合件、与所述第二组镜组件对应的第二镜组合件和与所述第四组镜组件对应的第四镜组合件，其中每个镜组合件均包括扩束镜和缩束镜；

38、其中，在测风校标时，所述转盘转动，使所述第一镜组合件和第二镜组合件两者所在直线与风洞气流方向成一定夹角α，且使所述第三镜组合件和第四镜组合件两者所在与沿风洞气流方向成夹角90°-α；

39、在开启激光雷达时，所述激光雷达轮流朝向第一组镜组件、第三组镜组件、第二组镜组件和第四组镜组件发射四束激光束，以使得激光雷达发射的激光束经对应组镜组件中缩束镜进入光纤发射段，并经由光纤发射段传输至对应镜组合件中扩束镜扩束后进入所述风洞内空气中，经空气反射后信号经所述对应镜组合件中缩束镜缩束后传输至光纤回传段，并经由光纤回传段传输至所述对应组镜组件中扩束镜扩束后由所述激光雷达接收。

40、本技术涉及的激光雷达测风校标用辅助装置，具有如下优点和有益效果：

41、（1）采用辅助装置在风洞内进行激光雷达的测风校标，使校标测试过程可控进行，极大程度上减少自然天气条件对校标结果的影响，减少校标时长，提高校标时效性；

42、（2）该辅助装置采用分段光纤传输激光信号的方式，模拟激光束在大气中的传输路径，将信号传感器区域设置于风洞环境中，通过控制光纤单程（即，光纤发射段或光纤回传段）的长度，模拟激光束在大气中不同高度的传感过程，实现风速测量高度可控；

43、（3）在风洞环境下进行，通过改变风洞内风速，能够满足激光测风雷达的测风风速范围，实现风速可控。

44、结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。