一種雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整方法及裝置，發(fā)射與接收望遠(yuǎn)鏡固定在一個(gè)平板上，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡水平方向可調(diào)，接收望遠(yuǎn)鏡俯仰方向可調(diào)，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡激光器位置處安裝一個(gè)CCD探測(cè)模塊，接收望遠(yuǎn)鏡探測(cè)器位置處安裝另一個(gè)CCD探測(cè)模塊，在收發(fā)光路前方重疊因子=1的區(qū)域放置一個(gè)可見(jiàn)光源目標(biāo)，兩CCD探測(cè)模塊探測(cè)到的視場(chǎng)圖像輸入到計(jì)算機(jī)，確定目標(biāo)在視場(chǎng)圖像中的位置，在計(jì)算機(jī)上觀察收發(fā)光路視場(chǎng)圖像，使目標(biāo)在兩視場(chǎng)中均清晰成像并位于視場(chǎng)中心，完成一次收發(fā)光路調(diào)節(jié)；再選擇更遠(yuǎn)處的目標(biāo)。本發(fā)明用于激光云高儀收發(fā)光路裝調(diào)校準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便快速。
【專利說(shuō)明】一種雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整方法及裝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙軸激光云高儀光路調(diào)整，具體是一種雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光云高儀是一種利用激光技術(shù)測(cè)量云層信息的主動(dòng)式大氣遙感設(shè)備，測(cè)量原理是:激光器發(fā)出高頻率的窄激光脈沖，經(jīng)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后垂直穿過(guò)大氣、氣溶膠和云層；云高儀接收光學(xué)系統(tǒng)接收后向散射回波信號(hào)，信號(hào)經(jīng)AD采集后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行反演處理，基于雷達(dá)方程，反演得到后向散射廓線，進(jìn)一步通過(guò)云層識(shí)別算法，得到云底云高信息。半導(dǎo)體激光云高儀具有體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)以及操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在航空及氣象領(lǐng)域占有重要地位。
[0003]根據(jù)激光云高儀的發(fā)射與接收光軸是否重合，分為同軸和離軸系統(tǒng)，雙軸激光云高儀是發(fā)射與接收各采用一個(gè)獨(dú)立望遠(yuǎn)鏡的離軸系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要補(bǔ)償措施就能避免接收機(jī)飽和。但是為了保證發(fā)射接收視場(chǎng)重疊區(qū)內(nèi)發(fā)射視場(chǎng)位于接收視場(chǎng)之內(nèi)，要求發(fā)射與接收望遠(yuǎn)鏡光軸必須是平行的，因此，激光云高儀在裝調(diào)時(shí)必須對(duì)光軸平行進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0004]常用的調(diào)整方法是通過(guò)觀察回波信號(hào)的強(qiáng)弱，但是由于在收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)初始裝配條件下，光軸偏移一般比較大，難以快速調(diào)整到合適位置，因此調(diào)整過(guò)程很費(fèi)時(shí)；另外一類調(diào)整方法是利用光學(xué)裝置將發(fā)射激光沿平行方向返回至接收系統(tǒng)，在接收光學(xué)系統(tǒng)中增加分光裝置和CCD監(jiān)視裝置，對(duì)光束成像進(jìn)行觀察，這些裝置的安裝調(diào)整比較復(fù)雜，且對(duì)接收光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有一定改變，因此不適合快速裝調(diào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整方法和裝置，用于雙軸激光云高儀收發(fā)光路光軸裝調(diào)校準(zhǔn)，基于雙CCD成像方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整快速、不改變?cè)鈱W(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整方法，其特征在于在發(fā)射與接收望遠(yuǎn)鏡固定在一個(gè)平板上，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡水平方向可調(diào)，接收望遠(yuǎn)鏡俯仰方向可調(diào)，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡激光器位置處安裝一個(gè)CXD探測(cè)模塊，接收望遠(yuǎn)鏡探測(cè)器位置處安裝另一個(gè)CXD探測(cè)模塊，在收發(fā)光路前方重疊因子=1的區(qū)域放置一個(gè)可見(jiàn)光源目標(biāo)，兩CCD探測(cè)模塊探測(cè)到的視場(chǎng)圖像輸入到計(jì)算機(jī)，確定目標(biāo)在視場(chǎng)圖像中的位置，調(diào)整時(shí)，首先選擇滿足要求的較近目標(biāo)，調(diào)整發(fā)射光路水平方向和接收光路俯仰方向，及發(fā)射和接收光路CCD探測(cè)模塊的位置，在計(jì)算機(jī)上觀察收發(fā)光路視場(chǎng)圖像，使目標(biāo)在兩視場(chǎng)中均清晰成像并位于視場(chǎng)中心，完成一次收發(fā)光路調(diào)節(jié)；再選擇更遠(yuǎn)處的目標(biāo)(可以按距離的倍數(shù)遞增)，重復(fù)上述調(diào)整步驟，在重復(fù)2次后，鎖緊光學(xué)系統(tǒng)，完成雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整。
[0007]雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整裝置，其特征在于:包括平板、水平方向調(diào)整結(jié)構(gòu)、俯仰方向調(diào)整結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)光源、發(fā)射望遠(yuǎn)鏡、接收望遠(yuǎn)鏡、CXD探測(cè)模塊和計(jì)算機(jī)，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡和接收望遠(yuǎn)鏡平行安裝于平板上，水平方向調(diào)整結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)發(fā)射望遠(yuǎn)鏡水平方向調(diào)節(jié)，俯仰方向調(diào)整結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)接收望遠(yuǎn)鏡俯仰方向調(diào)節(jié)，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡激光器位置處安裝一個(gè)CCD探測(cè)模塊，在接收望遠(yuǎn)鏡探測(cè)器位置處安裝另一個(gè)CCD探測(cè)模塊，在收發(fā)光路前方重疊因子=1的區(qū)域放置一個(gè)可見(jiàn)光源目標(biāo)，兩CCD探測(cè)模塊探測(cè)到的視場(chǎng)圖像輸入到與其連接的計(jì)算機(jī)，確定目標(biāo)在視場(chǎng)圖像中的位置，通過(guò)水平和俯仰方向調(diào)節(jié)，使目標(biāo)在兩視場(chǎng)圖像中清晰成像并位于中心，實(shí)現(xiàn)光軸平行調(diào)整。
[0008]所述的雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整裝置，其特征在于所述的發(fā)射望遠(yuǎn)鏡底部中心連接有圓柱，并套在固定于平板上的法蘭盤中，通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘實(shí)現(xiàn)發(fā)射望遠(yuǎn)鏡水平方向調(diào)節(jié)。
[0009]所述的雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整裝置，其特征在于所述的接收望遠(yuǎn)鏡底部中心連接有套管，固定于平板上的插銷穿過(guò)套管，通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘實(shí)現(xiàn)接收望遠(yuǎn)鏡俯仰方向調(diào)節(jié)。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明用于激光云高儀收發(fā)光路裝調(diào)校準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便快速。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的裝置頂部結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的裝置底部結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)如圖1、2所示，主要有平板1，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡2，接收望遠(yuǎn)鏡3，水平調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)4、5、8、9、10，俯仰調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)11、12、13、14、15，發(fā)射CCD探測(cè)模塊6、接收CCD探測(cè)模塊7，可見(jiàn)光源及計(jì)算機(jī)組成。平板I固定于水平和俯仰方向可調(diào)的云臺(tái)上，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡2、接收望遠(yuǎn)鏡3分別通過(guò)鎖緊螺釘10、15固定于平板I上，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡2底部中心連接有圓柱9，并套在固定于平板I上的法蘭盤8中，通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘4、5實(shí)現(xiàn)發(fā)射望遠(yuǎn)鏡水平方向調(diào)節(jié)；接收望遠(yuǎn)鏡底部中心連接有套管11，固定于平板I上的插銷12穿過(guò)套管11，通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘13、14實(shí)現(xiàn)接收望遠(yuǎn)鏡俯仰方向調(diào)節(jié)。
[0015]在不安裝激光器與探測(cè)器的情況下，將發(fā)射CCD探測(cè)模塊6安裝在發(fā)射望遠(yuǎn)鏡后激光器位置處，將接收CXD探測(cè)模塊7安裝在接收望遠(yuǎn)鏡探測(cè)器位置處，激光云高儀水平放置，在收發(fā)前方光路上放置一個(gè)可見(jiàn)光源作為目標(biāo)，目標(biāo)也可用能在CXD探測(cè)模塊上清晰成像的形狀規(guī)則的特征物體替代，目標(biāo)位于重疊因子=1區(qū)域內(nèi)，發(fā)射、接收CCD探測(cè)模塊6、7的視頻圖像由計(jì)算機(jī)采集并處理。
[0016]選擇目標(biāo)位于重疊因子=1的區(qū)域內(nèi)且距離激光云高儀較近的位置開(kāi)始調(diào)整，放松發(fā)射望遠(yuǎn)鏡鎖緊螺釘10和接收望遠(yuǎn)鏡鎖緊螺釘15，通過(guò)調(diào)整螺釘4、5調(diào)節(jié)發(fā)射望遠(yuǎn)鏡2的水平方向，通過(guò)調(diào)整螺釘13、14調(diào)節(jié)接收望遠(yuǎn)鏡俯仰方向，并調(diào)節(jié)發(fā)射、接收CCD探測(cè)模塊6、7的位置，在計(jì)算機(jī)CCD視頻圖像上觀察發(fā)射和接收光路視場(chǎng)圖像，使目標(biāo)在兩視場(chǎng)中清晰成像并位于視場(chǎng)中心，完成一次收發(fā)光路調(diào)節(jié)；再選擇更遠(yuǎn)處的目標(biāo)(可以按倍數(shù)遞增)，重復(fù)上述調(diào)整步驟，在重復(fù)2次后，鎖緊螺釘10、15，鎖緊收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)，完成光路調(diào)節(jié)。
[0017]如圖3所示為本發(fā)明的原理示意圖，將發(fā)射和接收光具分別用聚焦透鏡A和B簡(jiǎn)化表示，目標(biāo)T位于激光云高儀光路重疊因子為I的區(qū)域，與發(fā)射透鏡A的距離為d，當(dāng)目標(biāo)T位于透鏡A的光軸上時(shí)，其經(jīng)過(guò)發(fā)射透鏡A的像點(diǎn)也位于光軸上，即發(fā)射視場(chǎng)的中心位置。
[0018]目標(biāo)T經(jīng)接收透鏡B的像點(diǎn)為T’，與透鏡B光軸的距離為_(kāi)7，透鏡A、B光軸的距離為r，透鏡焦距為f,得到-.y 二fr/(d-f)，可知，隨V增大，趨向于光軸，當(dāng)V遠(yuǎn)大于/和r時(shí)，光源至激光云高儀的光線可視為平行光，有_7=0。
【權(quán)利要求】
1.雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整方法，其特征在于在發(fā)射與接收望遠(yuǎn)鏡固定在一個(gè)平板上，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡水平方向可調(diào)，接收望遠(yuǎn)鏡俯仰方向可調(diào)，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡激光器位置處安裝一個(gè)CCD探測(cè)模塊，接收望遠(yuǎn)鏡探測(cè)器位置處安裝另一個(gè)CCD探測(cè)模塊，在收發(fā)光路前方重疊因子=1的區(qū)域放置一個(gè)可見(jiàn)光源目標(biāo)，兩CCD探測(cè)模塊探測(cè)到的視場(chǎng)圖像輸入到計(jì)算機(jī)，確定目標(biāo)在視場(chǎng)圖像中的位置，調(diào)整時(shí)，首先選擇滿足要求的較近目標(biāo)，調(diào)整發(fā)射光路水平方向和接收光路俯仰方向，及發(fā)射和接收光路CCD探測(cè)模塊的位置，在計(jì)算機(jī)上觀察收發(fā)光路視場(chǎng)圖像，使目標(biāo)在兩視場(chǎng)中均清晰成像并位于視場(chǎng)中心，完成一次收發(fā)光路調(diào)節(jié)；再選擇更遠(yuǎn)處的目標(biāo)，重復(fù)上述調(diào)整步驟，在重復(fù)2次后，鎖緊光學(xué)系統(tǒng)，完成雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整。
2.雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整裝置，其特征在于:包括平板、水平方向調(diào)整結(jié)構(gòu)、俯仰方向調(diào)整結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)光源、發(fā)射望遠(yuǎn)鏡、接收望遠(yuǎn)鏡、CXD探測(cè)模塊和計(jì)算機(jī)，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡和接收望遠(yuǎn)鏡平行安裝于平板上，水平方向調(diào)整結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)發(fā)射望遠(yuǎn)鏡水平方向調(diào)節(jié)，俯仰方向調(diào)整結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)接收望遠(yuǎn)鏡俯仰方向調(diào)節(jié)，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡激光器位置處安裝一個(gè)CCD探測(cè)模塊，在接收望遠(yuǎn)鏡探測(cè)器位置處安裝另一個(gè)CCD探測(cè)模塊，在收發(fā)光路前方重疊因子=1的區(qū)域放置一個(gè)可見(jiàn)光源目標(biāo)，兩CCD探測(cè)模塊探測(cè)到的視場(chǎng)圖像輸入到與其連接的計(jì)算機(jī)，確定目標(biāo)在視場(chǎng)圖像中的位置，通過(guò)水平和俯仰方向調(diào)節(jié)，使目標(biāo)在兩視場(chǎng)圖像中清晰成像并位于中心，實(shí)現(xiàn)光軸平行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整裝置，其特征在于所述的發(fā)射望遠(yuǎn)鏡底部中心連接有圓柱，并套在固定于平板上的法蘭盤中，通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘實(shí)現(xiàn)發(fā)射望遠(yuǎn)鏡水平方向調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙軸激光云高儀收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸平行調(diào)整裝置，其特征在于所述的接收望遠(yuǎn)鏡底部中心連接有套管，固定于平板上的插銷穿過(guò)套管，通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘實(shí)現(xiàn)接收望遠(yuǎn)鏡俯仰方向調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】G01S17/08GK103645745SQ201310542525
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】李勝, 高閩光, 張玉鈞, 王鋒平, 金嶺, 尤坤, 王康, 徐金鳳, 劉文清 申請(qǐng)人:皖江新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展中心