[發明專利]激光測風雷達、激光測風雷達系統和風力發電機

在審

• 申請號: 202010854951.0
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112130171A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 樓英;唐瑒;蘇志雯
• 申請（專利權）人: 成都英鑫光電科技有限公司
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01S17/08;G01S17/04;G01S7/481;G01P5/26;F03D17/00;F03D9/25
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 衡滔

本申請提供一種激光測風雷達、激光測風雷達系統和風力發電機，激光測風雷達包括：激光器和至少兩個激光收發模塊；所述激光器分別與至少兩個所述激光收發模塊光耦合；所述激光器產生的激光光束，分別經過所述至少兩個激光收發模塊到達與所述激光測風雷達相距不同距離的測試層，以確定不同測試層的風速數據。通過設置多個激光收發模塊，可以同時獲取與激光測風雷達相距不同距離的多個測試層的風速信息，根據不同測試層的風速反演出風速在此方向上的變化情況，進而確定激光測風雷達前方的風的切變、湍流的變化情況，提高了激光測風雷達的實時性，使得激光測風雷達能應用在風速變化較快或地形復雜的區域，實時、準確測得風速信息。

技術領域

本申請涉及激光雷達領域，具體而言，涉及一種激光測風雷達、激光測風雷達系統和風力發電機。

背景技術

激光測風雷達發射激光到待測空氣中，在激光聚焦處，激光與大氣中的氣溶膠粒子產生相互作用，由于氣溶膠粒子的米散射效應和相對運動產生的多普勒效應，會產生具有多普勒頻移的后向散射光，通過對具有多普勒頻移的后向散射光進行處理，可獲得大氣中的風速。

現有技術中，通常僅僅發射一束激光，進行風速檢測。如果需要檢測不同位置的風速時，需要重新進行聚焦后，再檢測。但上述方法存在實時性較差，在風速變化較快或地形復雜區域，無法實時、準確測得風速信息的問題。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種激光測風雷達、激光測風雷達系統和風力發電機，用以提高激光測風雷達的實時性并使得激光測風雷達能在風速變化較快的區域或地形復雜區域準確測得風速信息。

第一方面，本發明實施例提供一種激光測風雷達，包括：激光器和至少兩個激光收發模塊；

所述激光器分別與至少兩個所述激光收發模塊光耦合；

所述激光器產生的激光光束，分別經過所述至少兩個激光收發模塊到達與所述激光測風雷達相距不同距離的測試層，以確定不同測試層的風速數據。

通過設置多個激光收發模塊，可以同時獲取與激光測風雷達相距不同距離的多個測試層的風速信息，根據不同測試層的風速反演出風速在此方向上的變化情況，進而確定激光測風雷達前方的風的切變、湍流的變化情況，提高了激光測風雷達的實時性，使得激光測風雷達能應用在風速變化較快或地形復雜的區域，實時、準確測得風速信息。

在可選的實施方式中，所述激光收發模塊包括：光纖環形器、光學鏡頭組件、耦合器和平衡探測器；

所述光纖環形器第一端與所述激光器光耦合，第二端與所述光學鏡頭組件光耦合，第三端經所述耦合器與所述平衡探測器光耦合，所述耦合器還與所述激光器光耦合；

所述激光器產生的激光光束經所述第一端入射到所述光纖環形器，經所述第二端入射到所述光學鏡頭組件，并經所述光學鏡頭組件出射；所述光學鏡頭組件接收測風回波光，所述測風回波光經所述第二端入射到所述光纖環形器，并經所述第三端入射到所述耦合器；

所述激光器產生的激光光束還作為本振光射入所述耦合器；

所述本振光和所述測風回波光在所述耦合器混頻后，輸入所述平衡探測器；所述激光測風雷達根據所述測風回波光和所述本振光得出風速數據。

通過設置光纖環形器，隔離出射光和測風回波光，實現了光學鏡頭組的收發一體設計。

在可選的實施方式中，所述光學鏡頭組件包括：光學鏡頭、楔形棱鏡和旋轉電機；

所述光學鏡頭與所述第二端光耦合，所述楔形棱鏡設置在所述光學鏡頭遠離所述第二端的端部，并與所述光學鏡頭光耦合，所述旋轉電機用于驅動所述楔形棱鏡繞激光信號光軸轉動。

通過設置楔形棱鏡和旋轉電機，使得激光測風雷達能采集一個測試層的多點風速信息，提高了激光測風雷達的準確性。