專利名稱：激光能見度儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及激光設備技術領域，具體是指激光能見度儀。
背景技術：
能見度是一 個重要的大氣參數，它反映了大氣混濁程度，受霧、霾、層云等氣象因素，及大氣中的煙塵、污染氣體以及沙塵等大氣氣溶膠粒子的影響。能見度，尤其是斜程路徑能見度大小決定著飛機能否成功降落，因為跑道的水平能見度與飛機降落時在決斷高度上的斜程能見度往往差別很大。當存在地表霧時，地表水平能見度很低而斜程能見度較高，根據水平能見度判斷可能會導致飛機無法正常降落，甚至造成機場關閉；當存在低層云時，水平能見度較高而斜程能見度較低，此時根據水平能見度判斷則會給飛機降落帶來危險。因此，用于測量斜程能見度的能見度測量儀器的研制對于提高航空安全具有重要意義，現有的機場能見度測量儀器大都只能測量地表某處的能見度，無法給出準確的斜程能見度或相當一段距離(例如幾百米到幾公里)的能見度信息，且體積較大、不方便移動、成本相對較高。

發明內容
本發明的主要目的是提供一種激光能見度儀，能夠測量空氣的能見度，且體積小、重量輕、使用方便。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種激光能見度儀，其包括激光發射單元、接收單元和信號采集與控制單元，其中所述激光發射單元包括激光器、發射望遠鏡和分束器，所述接收單元包括接收望遠鏡和濾波器，信號采集與控制單元包括接收激光信號的第一光電探測器、第二光電探測器和嵌入式計算機，所述發射望遠鏡的前端設置有所述分束器，所述發射望遠鏡的焦平面上設置有第一光電探測器，所述接收望遠鏡前端設置有濾波器，所述接收望遠鏡焦點處設置有第二光電探測器；所述激光器射出的激光經光纖耦合至所述發射望遠鏡的焦點處；所述焦點處的激光經過所述發射望遠鏡并被所述分束器分成兩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發射到大氣探測區域，第二部分激光被所述分束器反射回至所述發射望遠鏡，并經過所述發射望遠鏡后被所述第一光電探測器接收，所述第一光電探測器探測到所述第二部分激光，將所述第二部分激光轉換為第一信號，并將所述第一信號輸入所述嵌入式計算機；所述第一部分激光通過所述濾波器進入所述接收望遠鏡經過散射后被所述第二光電探測器探測，所述第二光電探測器將探測到所述散射后的激光轉換為第二信號，將所述第二信號輸入所述嵌入式計算機；所述嵌入式計算機，用于控制所述激光器發射激光，并對輸入的第一信號和第二信號進行處理得到所述能見度的值。優選地，所述激光器為光纖激光器。優選地，所述濾波器為窄帶濾波器。優選地，所述激 光器為脈沖532nm激光的激光器。優選地，所述接收望遠鏡與所述發射望遠鏡為一體設置。優選地，所述分束器為傾斜設置的具有反射和透射功能的平面鏡。優選地，所述濾波器為濾光片。實施本發明的技術方案，具有以下有益效果本發明提供的激光能見度儀體積小、重量輕、結構緊湊、使用方便、應用廣泛、無需合作目標，可任意調整測量角度，實現水平及斜程能見度測量，且成本低，操作使用方便。


圖I為本發明實施例提供的激光能見度儀的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的激光能見度儀的光路原理圖。本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。本發明實施例提供一種激光能見度儀，如圖I和圖2所示，該激光能見度儀包括激光發射單元110、接收單元120和信號采集與控制單元130，其中所述激光發射單元110包括激光器111、發射望遠鏡112和分束器113，所述接收單元120包括接收望遠鏡122和濾波器121，信號采集與控制單元130包括接收激光信號的第一光電探測器131、第二光電探測器132和嵌入式計算機133，所述發射望遠鏡的112前端設置有所述分束器113，所述發射望遠鏡112的焦點處上設置有第一光電探測器131，所述接收望遠鏡122前端設置有濾波器121，所述接收望遠鏡122焦點處設置有第二光電探測器132，所述第一光電探測器131和第二光電探測器132分別連接所述嵌入式計算機133。所述激光器111射出的激光經光纖115耦合至所述發射望遠鏡112的焦點處；所述焦點處的激光經過所述發射望遠鏡112并被所述分束器113分成兩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發射到大氣探測區域，第二部分激光被所述分束器113反射回至所述發射望遠鏡122，并經過所述發射望遠鏡122后被所述第一光電探測器131接收，所述第一光電探測器131探測到所述第二部分激光，將所述第二部分激光轉換為第一信號，并將所述第一信號輸入所述嵌入式計算機133 ；所述第一部分激光通過所述濾波器121進入所述接收望遠鏡122經過散射后被所述第二光電探測器132探測，所述第二光電探測器132將探測到所述散射后的激光轉換為第二信號，將所述第二信號輸入所述嵌入式計算機133 ；所述嵌入式計算機133，用于控制所述激光器111發射激光。輸入的第一信號對嵌入式計算機133連接的數據采集卡進行觸發，控制其采集工作。輸入的第二信號經過嵌入式計算機133的計算后可得到能見度的值在上述實施例中，優選地，所述激光器111為光纖激光器，其體積小、低脈沖能量
和高重復頻率。在上述實施例中，優選地，所述濾波器121為窄帶濾波器，以效抑制的背景噪聲。在上述實施例中，優選地，所述激光器111為脈沖532nm激光的激光器。該激光器能射出波長接近人眼敏感值(550nm)或標準波長。在上述實施例中，優選地，所述接收望遠鏡122與所述發射望遠鏡112為一體設置，其結構緊湊、占用空間小。在上述實施例中，優選地，所述濾波器121為濾光片。在上述實施例中，優選地，所述分束器113為傾斜設置的具有反射和透射功能的
平面鏡。嵌入式計算機首先對外部接口和數據采集卡等進行初始化和參數的設定。如果由于硬件的原因初始化失敗，則判定是否需要重新開始，在重新開始前需要關閉硬件開關并檢查硬件，再對各個硬件進行初始化。初始化結束后，如果必要可以對工作參數進行設定或修改，在所有參數設定后，可以開始測量工作或直接退出結束。測量開始，激光器發射脈沖，經光纖耦合到望遠鏡，被平面鏡反射的第二部分激光被第一光電探測器接收，第一光電探測器對嵌入式計算機連接的數據采集卡進行觸發，數據采集卡開始工作，數據采集卡采集第二光電探測器探測到的經過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號累計平均后得到并輸出第二信號，此時激光器停止發射激光，嵌入式計算機開始反演能見度，并顯示保存能見度值，最后結束測量，關閉電源、激光器和計算機，整個測量結束。上述實施例提供的激光能見度儀的機械加工精度要求不高，成本低；采用全固定化和模塊化結構，無需太多調整，操作簡單，無需專業人員即可操作。且體積小、重量輕、結構緊湊、使用方便、應用廣泛、無需合作目標。該激光能見度儀不僅可以測量水平能見度，而且可以測量斜程能見度和垂直能見度，可以任意調整角度進行多仰角測量，可以調整任意測量位置無需固定安裝，適應性強。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種激光能見度儀，其特征在于，包括激光發射單元、接收單元和信號采集與控制單元，其中所述激光發射單元包括激光器、發射望遠鏡和分束器，所述接收單元包括接收望遠鏡和濾波器，信號采集與控制單元包括接收激光信號的第一光電探測器、第二光電探測器和嵌入式計算機，所述發射望遠鏡的前端設置有所述分束器，所述發射望遠鏡的焦平面上設置有第一光電探測器，所述接收望遠鏡前端設置有濾波器，所述接收望遠鏡焦點處設置有第二光電探測器；所述激光器射出的激光經光纖耦合至所述發射望遠鏡的焦點處；所述焦點處的激光經過所述發射望遠鏡并被所述分束器分成兩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發射到大氣探測區域，第二部分激光被所述分束器反射回至所述發射望遠鏡，并經過所述發射望遠鏡后被所述第一光電探測器接收，所述第一光電探測器探測到所述第二部分激光，將所述第二部分激光轉換為第一信號，并將所述第一信號輸入所述嵌入式計算機；所述第一部分激光通過所述濾波器進入所述接收望遠鏡經過散射后被所述第二光電探測器探測，所述第二光電探測器將探測到所述散射后的激光轉換為第二信號，將所述第二信號輸入所述嵌入式計算機；所述嵌入式計算機，用于控制所述激光器發射激光，并對輸入的第一信號和第二信號進行處理得到所述能見度的值。
2.如權利要求I所述激光能見度儀，其特征在于，所述激光器為光纖激光器。
3.如權利要求I所述激光能見度儀，其特征在于，所述濾波器為窄帶濾波器。
4.如權利要求I或2所述激光能見度儀，其特征在于，所述激光器為脈沖532nm激光的激光器。
5.如權利要求I或2所述激光能見度儀，其特征在于，所述接收望遠鏡與所述發射望遠鏡為一體設置。
6.如權利要求I、2或3所述激光能見度儀，其特征在于，所述分束器為傾斜設置的具有反射和透射功能的平面鏡。
7.如權利要求1、2或3所述激光能見度儀，其特征在于，所述濾波器為濾光片。
全文摘要
本發明涉及一種激光能見度儀，其包括激光發射單元包括激光器、發射望遠鏡和分束器，接收單元包括接收望遠鏡和濾波器，信號采集與控制單元包括接收激光信號的第一光電探測器、第二光電探測器和嵌入式計算機，發射望遠鏡的前端設置有分束器，發射望遠鏡的焦平面上設置有第一光電探測器，接收望遠鏡前端設置有濾波器，接收望遠鏡焦點處設置有第二光電探測器。本發明提供的激光能見度儀體積小、重量輕、結構緊湊、使用方便、應用廣泛、無需合作目標，可任意調整測量角度，實現水平及斜程能見度測量，且成本低，操作使用方便。
文檔編號G01N21/53GK102621101SQ20121000406
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月8日 優先權日2012年1月8日
發明者孫東松, 楊少辰 申請人:楊少辰