一种用于侧向激光雷达测量气溶胶参数的测量装置

摘要

本发明属于气溶胶测量技术领域，具体涉及一种用于侧向激光雷达测量气溶胶参数的测量装置。本测量装置包括基座，所述基座的上侧设置有水平转动机构，水平转动机构的上侧设置有俯仰机构，所述俯仰机构的上侧固定设置有CCD侧向激光雷达机构，所述CCD侧向激光雷达机构包括CCD相机和发射激光束的激光雷达，所述CCD相机设置在激光雷达的上侧，且所述CCD相机镜头的中轴线与激光雷达所发射出的激光光束的方向相平行。工作时，通过水平转动机构使激光雷达和CCD相机在水平方向上做同步转动，通过俯仰机构使激光雷达和CCD相机在竖直方向上做同步转动，从而确保了CCD成像侧向激光雷达中的发射装置和接收装置动作保持一致。

说明书

技术领域

本发明属于气溶胶测量技术领域，具体涉及一种用于侧向激光雷达测量 气溶胶参数的测量装置。

背景技术

CCD成像侧向激光雷达是国际上正在研究的一种新技术，它是将发射装 置与接收装置分两处放置，用CCD相机中不同像素上的信号强度记录发射光 束上不同距离处的侧向散射光强度。CCD相机到发射光束的垂直距离一般在 5～200m，CCD相机的张角可达成90度。这样，CCD相机可以探测到的光束 范围可达0～5km。

为了能够获得准确的测量结果，CCD成像侧向激光雷达中的发射装置和 接收装置之间需要实现良好的动作配合，也即二者的动作必须协调一致，而 现有技术中，发射装置和接收装置二者之间的动作往往难以保持同步，也就 难以获得准确的测量结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于侧向激光雷达测量气溶胶参数的测量装 置，本装置能够确保CCD成像侧向激光雷达中的发射装置和接收装置动作保 持一致，从而有助于获得准确的测量结果。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于侧向激光雷达测量气溶胶参数的测量装置，本测量装置包括基 座，所述基座的上侧设置有水平转动机构，水平转动机构的上侧设置有俯仰 机构，所述俯仰机构的上侧固定设置有CCD侧向激光雷达机构，所述CCD侧 向激光雷达机构包括CCD相机和发射激光束的激光雷达，所述CCD相机设置 在激光雷达的上侧，且所述CCD相机镜头的中轴线与激光雷达所发射出的激 光光束的方向相平行。

优选的，所述基座包括彼此联接在一起的下底板和上底板，所述水平转 动机构固定设置在上底板上，所述下底板和上底板之间设置有调平机构。

优选的，所述调平机构包括螺柱和拉伸弹簧，所述螺柱的底端自上而下 穿过上底板并紧紧地抵靠在下底板上，螺柱与上底板构成螺纹配合，且螺柱 的底端即抵靠端呈平面状；所述拉伸弹簧的上钩头、下钩头分别穿过固接在 上底板和下底板上的横担而将上底板和下底板紧紧地联接在一起；所述调平 机构设置为三个，三个调平机构分设在上底板的三个角处。

优选的，所述水平转动机构包括水平转动驱动箱体和水平转动调节手 轮，水平转动驱动箱体固设在基座上，且水平转动驱动箱体中设置有第一蜗 轮蜗杆机构，所述水平转动调节手轮套设在第一蜗轮蜗杆机构的输入轴处， 所述第一蜗轮蜗杆机构的输出端设置有竖向轴，所述竖向轴与第一蜗轮蜗杆 机构的输出端构成键配合；所述水平转动调节手轮通过第一蜗轮蜗杆机构驱 动竖向轴沿其轴线方向转动；竖向轴的顶部固设有水平转盘，所述俯仰机构 固定设置在水平转盘上。

优选的，所述俯仰机构包括俯仰动作驱动箱体和俯仰动作调节手轮，俯 仰动作驱动箱体固设在水平转动机构上侧，且俯仰动作驱动箱体中设置有第 二蜗轮蜗杆机构，所述俯仰动作调节手轮套设在第二蜗轮蜗杆机构的输入轴 处，所述第二蜗轮蜗杆机构的输出端设置有水平轴，所述水平轴与第二蜗轮 蜗杆机构的输出端构成键配合，所述水平轴的两端部设置有支架，所述俯仰 动作调节手轮通过第二蜗轮蜗杆机构驱动支架绕水平轴的轴线方向转动；所 述CCD侧向激光雷达机构固定设置在支架上。

优选的，所述支架包括U形框架，U形框架的两个耳板下部设置有与所 述水平轴端部相配合的凹槽，且U形框架在所述凹槽处设置有工艺孔，所述 水平轴的两端部均开设有联接孔，且所述联接孔的位置与尺寸与相应工艺孔 的位置与尺寸均相匹配；所述支架还包括紧固部件，所述紧固部件的轴头部 穿过所述工艺孔并与水平轴端部的联接孔相连而将U形框架紧紧地固定在水 平轴上，所述紧固部件的轴头部与与水平轴端部的联接孔构成螺纹配合。

优选的，所述CCD侧向激光雷达机构还包括定位板，所述定位板上开设 有与CCD相机相配合的工艺孔，所述定位板的底部与U形框架的顶部固定联 接，所述U形框架的顶部设有用于将CCD相机紧固在其上的螺纹孔；所述U 形框架的沿着激光发射方向的一侧设置有向外突出的联接块，所述联接块上 设置有与激光雷达后端的安装固定孔相对应的螺纹孔。

优选的，所述联接块设置为便于将激光雷达后端夹设在其中的两个，两 个联接块中心连线的中点、定位板的中心线以及U形框架的中心线处在同一 个平面上。

本发明的技术原理和有益效果体现在：

1)、本发明中的激光雷达即为发射装置，CCD相机即为接收装置。本发 明将激光雷达和CCD相机安装固定在俯仰机构上，俯仰机构则固定在水平转 动机构上，而水平转动机构则固定在基座上。工作时，通过水平转动机构使 激光雷达和CCD相机在水平方向上做同步转动，通过俯仰机构使激光雷达和 CCD相机在竖直方向上做同步转动，从而确保了CCD成像侧向激光雷达中的 发射装置和接收装置动作保持一致。

2)、本发明在基座中设置有调平机构，所述调平机构包括螺柱和拉伸弹 簧，所述拉伸弹簧用于将基座中的上底板和下底板联接在一起，螺柱的呈平 面状的底端抵靠在下底板上，螺柱的杆身与上底板构成螺纹配合，即当扭动 螺柱使螺柱转动时，此螺柱相应位置处的上底板与下底板之间的间距即发生 改变，从而可以实现对上底板进行调平。本发明中的调平机构结构简单，而 调平效果良好。

3)、本发明中的水平转动机构包括其内设置有第一蜗轮蜗杆机构的水平 转动驱动箱体，工作时通过水平转动调节手轮驱动第一蜗轮蜗杆机构的输入 轴，从而通过第一蜗轮蜗杆机构的输出端驱动竖向轴绕其自身轴线转动，由 于竖向轴的顶部设置有水平转盘，从而水平转盘在竖向轴的带动下绕竖向轴 轴线在水平方向内转动。

同样，本发明中的俯仰机构包括其内设置有第二蜗轮蜗杆机构的俯仰动 作驱动箱体，工作时通过俯仰动作调节手轮驱动第二蜗轮蜗杆机构的输入 轴，从而通过第二蜗轮蜗杆机构的输出端驱动支架绕水平轴的轴线转动，由 于CCD成像侧向激光雷达中的发射装置和接收装置均设置在支架上，因此本 发明通过两个蜗轮蜗杆机构即实现了CCD成像侧向激光雷达中的发射装置和 接收装置在水平方向转动和在竖直方向转动时均保持了动作的一致性。

4)、本发明中的支架通过定位板与CCD相机固定联接，而通过两个联接 块与激光雷达固定联接，由于本发明使两个联接块中心连线的中点、定位板 的中心线以及U形框架的中心线处在同一个平面上，从而不但保证了安装固 定后的CCD相机镜头的中轴线与激光雷达所发射出的激光光束的方向相平 行，而且使CCD相机镜头的中轴线与激光雷达所发射出的激光光束方向无论 在静止状态还是在转动状态均处在同一个竖直平面内，从而为获得准确的测 量结果打下了坚实的基础。

附图说明

图1是本装置的爆炸结构示意图。

图2是本装置的结构示意图。

图3是调平机构的结构示意图。

图中标记的含义如下：

10—基座11—下底板12—上底板13—螺柱

131—抵靠端14—拉伸弹簧15—横担

20—水平转动机构21—水平转动驱动箱体

22—水平转动调节手轮23—竖向轴24—水平转盘

30—俯仰机构31—俯仰动作驱动箱体32—俯仰动作调节手轮

33—水平轴34—U形框架341—凹槽342—工艺孔

343—联接块35—紧固部件

40—CCD侧向激光雷达机构

41—CCD相机42—激光雷达43—定位板

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1、2所示，一种用于侧向激光雷达测量气溶胶参数的测量装置， 本测量装置包括基座10，所述基座10的上侧设置有水平转动机构20，水平 转动机构20的上侧设置有俯仰机构30，所述俯仰机构30的上侧固定设置有 CCD侧向激光雷达机构40，所述CCD侧向激光雷达机构40包括CCD相机41 和发射激光束的激光雷达42，所述CCD相机41设置在激光雷达42的上侧， 且所述CCD相机41镜头的中轴线与激光雷达42所发射出的激光光束的方向 相平行。

如图1、2所示，所述基座10包括彼此联接在一起的下底板11和上底 板12，所述水平转动机构20固定设置在上底板12上，所述下底板11和上 底板12之间设置有三个调平机构，三个调平机构分设在上底板12的三个角 处。

如图3所示，每个调平机构均包括螺柱13和拉伸弹簧14，所述螺柱13 的底端自上而下穿过上底板12并紧紧地抵靠在下底板11上，螺柱13与上 底板12构成螺纹配合，且螺柱13的底端即抵靠端131呈平面状；所述拉伸 弹簧14的上钩头、下钩头分别穿过固接在上底板12和下底板11上的横担 15而将上底板12和下底板11紧紧地联接在一起。

所述横担15可以为金属棍状或棒状物体，还可以是螺钉或不规则形状 的物体，其功能是用于使拉伸弹簧的钩头穿设于其中。安装时，上底板12 和下底板11之间的间距应当使得拉伸弹簧14处于拉伸状态，从而保证上底 板12和下底板11之间的联接性能。由于拉伸弹簧14处于拉伸状态，因此 横担15即可以固定设置在上底板12或下底板11上，也可以以搭接的方式 设置在拉伸弹簧钩头处的工艺孔处。

如图1所示，所述水平转动机构20包括水平转动驱动箱体21和水平转 动调节手轮22，水平转动驱动箱体21固设在基座10上，且水平转动驱动箱 体21中设置有第一蜗轮蜗杆机构，所述水平转动调节手轮22套设在第一蜗 轮蜗杆机构的输入轴处，所述第一蜗轮蜗杆机构的输出端设置有竖向轴23， 所述竖向轴23与第一蜗轮蜗杆机构的输出端构成键配合；所述水平转动调 节手轮22通过第一蜗轮蜗杆机构驱动竖向轴23沿其轴线方向转动；竖向轴 23的顶部固设有水平转盘24，所述俯仰机构30固定设置在水平转盘24上。

如图1所示，所述俯仰机构30包括俯仰动作驱动箱体31和俯仰动作调 节手轮32，俯仰动作驱动箱体21固设在水平转动机构20上侧，且俯仰动作 驱动箱体31中设置有第二蜗轮蜗杆机构，所述俯仰动作调节手轮32套设在 第二蜗轮蜗杆机构的输入轴处，所述第二蜗轮蜗杆机构的输出端设置有水平 轴33，所述水平轴33与第二蜗轮蜗杆机构的输出端构成键配合，所述水平 轴33的两端部设置有支架，所述俯仰动作调节手轮32通过第二蜗轮蜗杆机 构驱动支架绕水平轴33的轴线方向转动；所述CCD侧向激光雷达机构40固 定设置在支架上。

如图1所示，所述支架包括U形框架34，U形框架34的两个耳板下部 设置有与所述水平轴33端部相配合的凹槽341，且U形框架34在所述凹槽 341处设置有工艺孔，所述水平轴33的两端部均开设有联接孔，且所述联接 孔的位置与尺寸与相应工艺孔的位置与尺寸均相匹配；所述支架还包括紧固 部件35，所述紧固部件35的轴头部穿过所述工艺孔并与水平轴33端部的联 接孔相连而将U形框架34紧紧地固定在水平轴33上，所述紧固部件35的 轴头部与与水平轴33端部的联接孔构成螺纹配合。

如图1所示，所述CCD侧向激光雷达机构40还包括定位板43，所述定 位板43上开设有与CCD相机41相配合的工艺孔，所述定位板43的底部与U 形框架34的顶部固定联接，所述U形框架34的顶部设有用于将CCD相机41 紧固在其上的螺纹孔；所述U形框架34的沿着激光发射方向的一侧设置有 向外突出的联接块343，所述联接块343上设置有与激光雷达42后端的安装 固定孔相对应的螺纹孔。

如图1所示，所述联接块343设置为便于将激光雷达42后端夹设在其 中的两个，两个联接块343中心连线的中点、定位板43的中心线以及U形 框架34的中心线处在同一个平面上。

下面结合附图对本发明的工作过程做详细说明。

首先将各个部件按照图1、2所示的那样组装完毕，然后转动调平机构 中的螺柱13对上底板12进行调平，并在上底板12上放置水平仪确保上底 板12处于水平状态。

然后通过水平转动调节手轮22驱动第一蜗轮蜗杆机构的输入轴，从而 通过第一蜗轮蜗杆机构的输出端驱动竖向轴23绕其自身轴线转动，从而水 平转盘24在竖向轴23的带动下绕竖向轴23轴线在水平方向内转动。

需要俯仰动作时，通过俯仰动作调节手轮32驱动第二蜗轮蜗杆机构的 输入轴，从而通过第二蜗轮蜗杆机构的输出端驱动U形框架34绕水平轴33 的轴线转动，由于CCD成像侧向激光雷达中的发射装置和接收装置均设置在 U形框架34上，因此本发明通过两个蜗轮蜗杆机构即实现了CCD成像侧向激 光雷达中的发射装置和接收装置在水平方向转动和在竖直方向转动时均保 持了动作的一致性。