[發明專利]一種氣溶膠激光雷達反饋補償系統及氣溶膠激光雷達

在審

• 申請號: 202211588077.6
• 申請日: 2022-12-12
• 公開（公告）號: CN115856843A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 史文龍;黨慶龍;王沖
• 申請（專利權）人: 華通力盛（北京）智能檢測集團有限公司;華通力盛(北京)智能檢測集團有限公司山東分公司
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G01S17/95
• 代理公司: 濟南幫友知識產權代理事務所(普通合伙) 37269
• 代理人: 李盟

一種氣溶膠激光雷達反饋補償系統及氣溶膠激光雷達，涉及激光雷達技術領域，用于解決半導體激光器受電源和溫度穩定性影響導致雷達精度受損問題。反饋補償系統包括功率補償系統、溫度補償系統和嵌入式系統LPC2146，功率補償系統包括光電檢測器PIN、檢測處理模塊和電源驅動模塊，光電檢測器PIN檢測激光器LD的輸出光功率，檢測處理模塊對輸出光功率進行處理后輸入至嵌入式系統LPC2146；嵌入式系統LPC2146對電壓值與電壓設定閾值進行比較，電源驅動模塊對激光器LD電壓進行補償；溫度補償系統包括DS2438、半導體制冷器和TEC驅動電路，DS2438用于檢測激光器LD溫度輸入嵌入式系統LPC2146，TEC驅動電路控制半導體制冷器對激光器LD進行制冷或加熱。本發明可以對激光器LD進行功率和溫度補償。

技術領域

本發明涉及激光雷達技術領域，具體地說是一種氣溶膠激光雷達反饋補償系統及氣溶膠激光雷達。

背景技術

隨著我國工業水平上升，大氣污染問題日趨嚴峻，只有不斷強化大氣污染實時監測，才能及時對大氣環境異常進行預警。通過精準分析污染成因，制定合理對策及方案，才能促進生態環境可持續發展。氣溶膠激光雷達以激光為光源，利用大氣氣溶膠、云等對激光的散射特性，通過光學系統接收產生的后向散射信號，經反演確定氣溶膠分布特征。氣溶膠激光雷達包括激光器、智能控制單元、光學單元、信號采集與分析單元等部分。激光器可分為固體、半導體、染料和氣體激光器；其中半導體激光器具有體積小、輸出功率大、發射角小、方向性好等優點，在氣溶膠激光雷達中得到了廣泛的應用。但是，半導體激光器的輸出功率受到驅動電源和工作溫度穩定性的影響,瞬態的電流或電壓尖峰等易損壞激光器,電流和溫度的波動引起光功率的變化,從而影響雷達的精度和穩定性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氣溶膠激光雷達反饋補償系統及氣溶膠激光雷達，用于解決半導體激光器易受驅動電源和工作溫度穩定性的影響導致雷達精度受損的問題。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：一種氣溶膠激光雷達反饋補償系統，包括功率補償系統、溫度補償系統和嵌入式系統 LPC2146，所述功率補償系統包括光電檢測器PIN、檢測處理模塊和電源驅動模塊，所述光電檢測器PIN與激光器LD、檢測處理模塊均信號連接，所述光電檢測器PIN用于檢測激光器LD的輸出光功率，并將輸出光功率輸入至檢測處理模塊，所述檢測處理模塊與嵌入式系統 LPC2146信號連接，所述檢測處理模塊對輸出光功率進行電壓電流轉換、電壓信號放大后得到的電壓值輸入至嵌入式系統LPC2146；所述嵌入式系統 LPC2146與電源驅動模塊信號連接，所述嵌入式系統 LPC2146對電壓值與電壓設定閾值進行比較，電壓值超過電壓設定閾值時，所述嵌入式系統 LPC2146向電源驅動模塊發送指令，所述電源驅動模塊對激光器LD電壓進行補償；所述溫度補償系統包括數字式溫度檢測傳感器 DS2438、半導體制冷器和TEC驅動電路，所述數字式溫度檢測傳感器 DS2438、TEC驅動電路均與嵌入式系統 LPC2146信號連接，所述數字式溫度檢測傳感器 DS2438用于檢測激光器LD溫度，并將檢測溫度值上傳至嵌入式系統 LPC2146，所述嵌入式系統 LPC2146對溫度值與溫度設定閾值進行比較，當溫度值超出設定穩定范圍時，所述嵌入式系統 LPC2146向TEC驅動電路發送指令，所述TEC驅動電路控制半導體制冷器對激光器LD進行制冷或加熱。

進一步地，所述電源驅動模塊包括慢啟動電路、短路保護電路和反接保護電路。

進一步地，所述檢測處理模塊包括LM324，所述LM324對光電檢測器PIN輸入的輸出光功率進行電壓電流轉換、電壓信號放大。

進一步地，所述嵌入式系統 LPC2146內具有ARM，所述ARM具有A/D轉換器和D/A轉換器，所述A/D轉換器對檢測處理模塊放大的電壓信號進行模數轉換，所述D/A轉換器將補償程序進行數模轉換輸入至電源驅動模塊。

本發明還提供一種氣溶膠激光雷達，包括激光器、智能控制單元、光學單元、信號采集與分析單元和反饋補償系統。