[發明專利]電動蝸桿式激光雷達回波光譜分離器

在審

• 申請號: 201510272034.0
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN105137413A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 賈洪濤
• 申請（專利權）人: 賈洪濤
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于光譜分離器領域，具體涉及一種電動蝸桿式激光雷達回波光譜分離器。

背景技術

隨著激光和光電子技術的迅猛發展，激光雷達在大氣遙感中的應用越來越多。利用激光探測指向性好；分辨率高的特性，遙測大氣，接受大氣散射光并進行分析處理，可反演推算大氣各項目參數，如溫度、速度、氣體性質等。由于大氣對同一入射光存在著彈性散射和非彈性散射（即轉動拉曼和振動拉曼），而這兩種散射造成的回波光譜又分布在不同的波段上。另外，由于大氣中含有的氣體成分不同，也會造成非彈性散射的回波分布在不同的波段上。因此，對不同光譜的分離、提取、分析處理是當今測量大氣參數的必備手段和方法。

目前的發展狀況

目前的激光雷達在回波提取技術中，通常是使用窄帶干涉濾光片、FP標準具等，但僅能提取一種波段的光譜，這樣的光探測使得得到的有用信息非常有限，僅能測出某一項的大氣參數，無法有效利用激光雷達回向散射信號內包含的信息，造成目前的激光雷達功能單一。

現在常用的光譜分離技術有高光譜分辨率光柵分光儀，多光柵單色儀等，通過空間分光再使用透鏡合光完成多種光譜的分離。這種技術系統結構復雜，價格昂貴，對安裝工藝要求甚高。

目前國內有專業人士研究出了諸如使用具有透射和反射功能的濾光片組成的激光雷達大氣回波光譜分離裝置，可以同時輸出5路各自不同的光譜信號。這種技術雖然可以將光波回波信息進行光譜分離，但是，5個輸出光信號是同時輸出，在空間上各自獨立，造成了在后續步驟里還需要將這5路信號分別進行光電轉換，硬件成本巨大。

另外，使用濾光鏡轉盤也是實現光譜分離的實用技術之一。它是采用在一個轉盤上載有多個濾光片，轉盤轉動使得不同的濾光片處于光路通道上，完成對某一光譜的分離。但是，這種技術，一是外觀尺寸大，不利于野外測量用途的激光雷達的便攜，二是對步進電機的步進精度要求極高，若濾光片的步進位置與光路重合的不好，易造成回波信號的損失，影響激光雷達的探測精度。另外，若出現機械故障，對應濾光片不到位的情況是無法進行撿測的，易造成錯誤測量。

因此，針對激光探測大氣的需求，研發一種成本低，實用性強的激光雷達回波光譜分離器，將用的各個光譜信息全部提取出來，大幅增強激光雷達系統的探測功能，拓展激光雷達的應用范圍是非常重要的。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種電動蝸桿式激光雷達回波光譜分離器，能夠克服現有技術的上述缺陷。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種電動蝸桿式激光雷達回波光譜分離器，包括濾光片和分離器殼體，所述分離器殼體內設置有若干個濾光片導槽和濾光片支架，所述濾光片可上下移動的設置在濾光片導槽內；所述分離器殼體上還設置有驅動濾光片上下移動的電動蝸輪蝸桿減速機，所述電動蝸輪蝸桿減速機的蝸輪輸出軸連接有旋轉絲杠，所述旋轉絲桿設置在濾光片支架上，所述旋轉絲桿上還設置有帶動濾光片上下移動的移動絲母；所述分離器還包括用于控制各路濾光片在光路上不同位置的控制模塊；所述分離器包括如下波段的濾光片：透射波段1，353nm~354nm；透射波段2，354.3nm~354.6nm；透射波段3，354.9nm~355.1nm；透射波段4，405nm~410nm，透射波段5，384nm~389nm；透射波段6，527nm~533nm；透射波段7，606nm~609nm；透射波段8，659nm~662nm；透射波段9，530.2nm~531.2nm；透射波段10，528nm~529.5nm。

進一步，所述分離器殼體上設置多個電動蝸輪蝸桿減速機，一個電動蝸輪蝸桿減速機對應驅動一個濾光片。

進一步，所述濾光片與濾光片導槽之間設置有滾珠，所述滾珠固定在滾珠支承架上，所述滾珠支承架固定在分離器殼體上。

進一步，所述濾光片支架上設置有用于檢測濾光片位置的微型位置開關。

進一步，所述濾光片導槽的頂部還設置有指示燈，所述指示燈包括用于表示濾光片處于正常光路位置的綠燈和處于非工作位的紅燈。

本發明的有益效果是：本發明具有以下優點：

①被分離的光譜信號均為從一個光路端口輸出，便于進行光電轉換和數據采樣，只需一路采樣模塊，大大降低了采樣電路的硬件成本；

②最多可進行10種光譜信號的分離；

③光譜分離速度快，無誤差，由于采用的是類似幻燈片放映的機制，使用電動蝸輪蝸桿減速機，轉換速度快；

④可隨機對兩個或多個濾光片進行組合，組成某光譜范圍內的帶通濾波器，滿足激光雷達某些特殊測量的需求。