專利名稱：激光雷達溫度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種溫度控制裝置，特別是激光雷達溫度控制裝置。
背景技術(shù)：
從上世紀60年代初，激光雷達問世以來該技術(shù)到了飛速發(fā)展，特別是應(yīng)用激光雷 達對大氣進行測量，其工作是通過射向大氣中激光與大氣中氣溶膠及大氣分子作用而產(chǎn)生 后向散射且被探測器接收而實現(xiàn)的，從激光雷達到被反射至接收器信號攜帶著被測物質(zhì)吸 收、散射等信息，對這些信息進行分析便可到所需物理量。激光雷達技術(shù)完成大氣測量等項 工作中顯示出這一技術(shù)獨有特性和突出發(fā)展前景。用于氣溶膠測量的是米氏散射激光雷 達。米氏散射激光雷達是最簡單卻又是十分有效一種激光雷達形式。米氏散射是指與波長 同一數(shù)量級球形位子散射其散射系數(shù)與波長一次方成反比。低空大氣中存著豐富被稱之 為氣溶膠飄浮粒子這些粒子散射可以到較強激光雷達信號，并完成與大氣污染關(guān)系密切氣 溶膠濃度與能見度測定外，還可以將氣溶膠分布作為示蹤物對大氣構(gòu)造及運動狀況進行觀 測。與此同時還可對云、黃沙進行測量。此外從散射光偏振情況還可推斷氣溶膠性質(zhì)。米 氏散射激光雷達從煙塵擴散到同溫層氣溶膠從局部現(xiàn)象到整個球規(guī)?，F(xiàn)象均有廣泛應(yīng)用。但是，在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)激光雷達的探測距離、信噪比等受溫度影響較大。 溫度過高激光器出現(xiàn)多個模式，影響探測距離；探測器信噪比降低，采集數(shù)據(jù)的可靠性降 低。溫度過低，激光器晶體容易炸裂，電子線路不能正常工作等現(xiàn)象。

實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決大溫差下溫度穩(wěn)定性問題，使得溫度控制精度進一步提高， 提供了一種激光雷達溫度控制裝置，包括雷達、望遠鏡主鏡筒、傳感器，雷達電源機柜及溫 度控制裝置，所述溫度控制裝置包括半導(dǎo)體制冷器和溫度控制電路板，溫度控制電路板通 過引線端子與半導(dǎo)體制冷器電連接。所述控制電路板設(shè)在雷達電源機柜。所述的望遠鏡主鏡筒粘有絕熱硅膠。所述溫度控制裝置的冷端和熱端均設(shè)有散熱器和風(fēng)機。所述的半導(dǎo)體制冷器為兩片半導(dǎo)體制冷片堆疊。所述的散熱器為銅散熱器。所述溫度控制裝置固定在雷達底部。所述半導(dǎo)體制冷器為2-4個。本實用新型的效果整體溫控效率高，功耗低，拓展了激光雷達的使用溫度范圍 (-200C _70°C )，使得激光雷達的數(shù)據(jù)反演結(jié)果更加連續(xù)、穩(wěn)定可靠等特點。氣溶膠激光雷達的溫度控制裝置和望遠鏡主鏡筒粘有絕熱硅膠的改進，使得激光 雷達采集到的數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定可靠。半導(dǎo)體制冷片兩片堆疊的方式使用，完全保證在內(nèi)外溫差達到60°C的情況下不至于影響溫控精度。
圖1為雷達溫控裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2溫度控制電路原理框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型的具體實施方式
做詳細描述。顯然，所描述的 實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提 下所獲取的其它實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。如圖1所示，一種激光雷達溫度控制裝置，包括雷達望遠鏡主鏡筒、傳感器，雷達 電源機柜及溫度控制裝置，所述溫度控制裝置包括第一級半導(dǎo)體制冷器、第二級半導(dǎo)體制 冷器以及溫度控制電路板。溫度控制電路板通過引線端子與第一級半導(dǎo)體制冷器和第二級 半導(dǎo)體制冷器連接。所述溫度控制裝置固定在雷達底部，該溫控裝置主要采用半導(dǎo)體制冷 方式，冷端和熱端都采用銅散熱器外加風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點是熱阻抗小，熱沉體積 小，溫控效果好。溫度傳感器置于鏡筒內(nèi)部散熱器端；半導(dǎo)體制冷片可以加熱也可以制冷。 外界溫度過高，將雷達鏡筒外殼先做保溫處理，用絕熱硅膠將隔熱硅膠帶粘在雷達鏡筒內(nèi) 壁，以防止鏡筒外部與內(nèi)部發(fā)生熱量交換；所述控制電路板放置在雷達電源機柜中，這樣可 以增加鏡筒內(nèi)部狀態(tài)顯示功能，有助于使用人員對設(shè)備運行狀況的了解。溫度控制電路控 制半導(dǎo)體片給雷達鏡筒內(nèi)部制冷，并且通過內(nèi)部風(fēng)扇將冷氣帶出，這樣就使得雷達鏡筒內(nèi) 部溫度非常均勻。外界溫度過低時，反之。半導(dǎo)體制冷片采用兩片堆疊的方式使用，這樣可 以完全保證在內(nèi)外溫差達到60°C的情況下不至于影響溫控精度。一個溫度控制系統(tǒng)而言，溫度的穩(wěn)定度與物理系統(tǒng)有很大的關(guān)系。一個好的物理 系統(tǒng)要求具有完整的熱傳輸渠道，良好的熱傳導(dǎo)性，以及較高的系統(tǒng)溫度的穩(wěn)定性。本溫控 裝置采用內(nèi)、外雙層物理結(jié)構(gòu)有利于熱傳導(dǎo)的流暢。內(nèi)層與外界有一定的隔熱，內(nèi)層熱源主 要是激光雷達工作時鏡筒內(nèi)部產(chǎn)生的，由4片熱電制冷器(N-TEC)執(zhí)行溫度控制。外層組 件與外部環(huán)境接觸，被控對象為內(nèi)層N-TEC非控制端接觸面，同樣是由4片熱電制冷器執(zhí)行 溫度控制。并且內(nèi)外層均安裝有銅散熱器以及風(fēng)扇。如圖2所示，溫度控制電路板涉及到的溫度控制電路原理如下雷達頭內(nèi)的溫度 先由溫度傳感器檢測并轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號，差動放大器將此弱信號進行非線性校正及 電壓放大后，由單片機內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。此數(shù)字量經(jīng)數(shù)字濾波、誤差校 正、標度變換、線性擬合、查表等處理后。一方面將雷達主鏡筒內(nèi)溫度經(jīng)人機面板上的IXD 顯示另一方面將該溫度值與被控制值25°C比較，根據(jù)其偏差值的大小，提供給控制算法 進行運算，最后輸出PWM波，驅(qū)動光耦。光耦輸出信號控制MOS管IRFP250去驅(qū)動熱電制冷 器?？刂频臅r序是先啟動第一級溫控系統(tǒng)工作，使得溫度快速上升或者下降，使得雷達主鏡 筒內(nèi)部溫度接近25 °C，其次，開啟第二級溫控，使雷達鏡筒內(nèi)的溫度盡快穩(wěn)定。達到控制雷 達主鏡筒內(nèi)部溫度的目的。如果實際測得的溫度值超過了該系統(tǒng)所要求的溫度范圍，單片 機就向報警裝置發(fā)出指令，系統(tǒng)進行報警。以上，僅為本實用新型的較佳實施例，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替 換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護范圍為準。
權(quán)利要求1.一種激光雷達溫度控制裝置，包括雷達、望遠鏡主鏡筒、傳感器，雷達電源機柜及溫 度控制裝置，其特征在于所述溫度控制裝置包括半導(dǎo)體制冷器和溫度控制電路板，溫度控 制電路板通過弓I線端子與半導(dǎo)體制冷器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光雷達溫度控制裝置，其特征在于所述控制電路板設(shè)在 雷達電源機柜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光雷達溫度控制裝置，其特征在于所述的望遠鏡主 鏡筒粘有絕熱硅膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光雷達溫度控制裝置，其特征在于所述溫度控制裝置的 冷端和熱端均設(shè)有散熱器和風(fēng)機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光雷達溫度控制裝置，其特征在于所述的半導(dǎo)體制冷器 為兩片半導(dǎo)體制冷片堆疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光雷達溫度控制裝置，其特征在于所述的散熱器為銅散 熱器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4或6所述的激光雷達溫度控制裝置，其特征在于所述溫度控 制裝置固定在雷達底部。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光雷達溫度控制裝置，其特征在于所述的半導(dǎo)體制冷器 為2-4個。
專利摘要本實用新型公開了激光雷達溫度控制裝置，包括雷達、望遠鏡主鏡筒、傳感器，雷達電源機柜及溫度控制裝置，所述溫度控制裝置包括半導(dǎo)體制冷器和溫度控制電路板，溫度控制電路板通過引線端子與半導(dǎo)體制冷器電連接。所述的雷達鏡筒內(nèi)壁粘有絕熱硅膠帶。所述溫度控制裝置的冷端和熱端均設(shè)有散熱器和風(fēng)機。所述的半導(dǎo)體制冷器為多片半導(dǎo)體制冷片雙層堆疊。所述的散熱器為銅散熱器。本實用新型整體溫控效率高，功耗低，拓展了激光雷達的使用溫度范圍(-20℃-70℃)，使得激光雷達的數(shù)據(jù)反演結(jié)果更加連續(xù)、穩(wěn)定可靠等特點半導(dǎo)體制冷片兩片堆疊的方式使用，完全保證在內(nèi)外溫差達到60℃的情況下不至于影響溫控精度。
文檔編號G05D23/19GK201853143SQ201020524480
公開日2011年6月1日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者姜守軍, 徐寶東 申請人:北京怡孚和融科技有限公司