专利名称：具有强光保护功能的旋转式激光成像仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种激光成像仪，特别的是具有强光保护功能六氟化硫激光照射成像仪。
背景技术：
目前根据美国专利4555627原理设计制造的用于检测气体的激光成像仪在不断 的推广应用之中。专利4555627所提出的这些类型的专利通常具备用于产生和发射激光的 激光器，和用于接收激光的传感器，该专利提到的激光器通常是中波红外激光器或者是长 波红外激光器，接收激光的传感器通常是指对应的中波或者长波红外传感器。这类仪器中包含强光源(红外激光器)和敏感易损的传感器(红外传感器)。如 果红外激光器发出的激光经过强反射后被红外传感器所接收，就可能造成红外传感器敏感 元损坏，成像的情况是该敏感元的响应表现为不正常或者完全失效，形成坏点。如果大面积 强光反射就会造成大面积坏点，会导致红外传感器完全损坏。这种造成的损坏在大多数情 况下是不可恢复的，是不可逆的，这样会造成仪器失效。国家知识产权局公告的申请号为20010181238. 9的专利提到一种具有安全关断 装置的激光保护装置，提到一种用于材料加工的激光保护方法，采用单独加装传感器的方 法来进行。这种类型保护方法并不适合激光成像仪，成像仪器是便携式仪器不适合另外加 装传感器，工作方式和要保护的对象也不同，即不可能对单个敏感元进行保护，也不可能对 每个敏感元附加另外的传感器。美国专利6671152提出一种保护光电倍增管的方法，该保护方法通过在器件内部 植入温度传感器和保护电路来完成，这种保护需要同传感器的探测器生产厂家共同完成， 并且不适合激光成像系统中的红外器件的保护。还有一种利用图像处理的方法进行保护，该原理是检测图像看是否存在图像的过 亮点，也就是饱和点，如果存在过亮点对传感器采取保护措施，如关闭激光，遮挡传感器。因 激光分布存在不均勻性，利用该原理保护如果存在使传感器饱和度强反射会导致传感器不 能工作，也就是容易过度保护，进一步影响操作。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种具有强光保护功能的旋转式激光成像仪，旨在通过 采用以一定转速旋转的反射镜将入射激光转换为周期性变化的出射激光，以使接收出射激 光的红外敏感元避免长时间处于温度过高的饱和状态而导致热损坏。本实用新型的目的是这样实现的一种具有强光保护功能的旋转式激光成像仪， 包括激光器、红外接收镜头、红外接收器，激光器的激光发射通道上设置有激光调制器，该 激光调制器由分别安装在两个电机轴上的两个反射镜组成，两反射镜与电机轴线垂直、两 反射镜平行且两反射镜与入射激光呈45度设置；两电机的转速相同并与所述红外接收器 的成像帧频保护同步，两电机的转速为红外接收器的成像帧频的整数倍(即其倍数为1，2，3... η) ο上述两电机的转速范围为8000转/分钟 15000转/分钟。红外敏感元的损伤是由于高能量的红外辐射较长时间内，激光对红外的损伤的机 理是热损伤，也就是由于激光的照射导致红外敏感元温度过高而导致红外敏感元失效。根 据这样的一个原理，如果把敏感元接收到的热量及时的散发出去也就能够较大程度上减少 敏感元因激光的照射而导致的损坏。这样就要求每个敏感元不能在一个较长时间内一直暴 露在强红外辐射下，即不能一直处于饱和状态。需要一个非饱和的时间内将因红外辐射产 生的热量散发出去。本实用新型基于这个原理来实现的。根据上述原理，本仪器由激光器、红外接收镜头、红外接收器和激光调制器组成。激光器的作用是发出一定功率的激光，激光调制器的作用是调 制激光，使激光按 照调制所需的方式将激光出射，调制后的激光经过光学系统后照射出去，激光经过散射和 散射后被红外接收器接收后成像。上述激光调制器采用的是机械结构。本实用新型的有益效果是激光束经过发散后，能量分布存在不均勻性，本实用新 型利用这一特性，使激光束进行旋转，这样到达每个红外敏感元的激光能量存在周期性的 变化，也就是红外敏感元所接收到能量时大时小，能量大的时候发热，能量小的时候就能够 散发部分热量，从而降低了敏感元损坏的概率。这样的激光调制器是机械结构的激光调制
ο对激光进行调制来产生在时间分布上激光的不均勻性，也是本实用新型的另外一 个内容。通常来讲激光器都能够进行调制而使激光以脉冲形式发射激光，红外接收器(即 红外传感器)的成像是对接收到的光通量进行积分，读出，成像来完成。也就是红外传感器 在一个工作周期内分为积分时间，读出时间。在积分时间内接收到光能量是有效的能量，积 分时间之外的读出时间接收到的能量是无效能量。因此如果在积分时间之外不对红外探测 器敏感元进行照射，使敏感元能够散发热量，这样也能够有效的降低敏感元的损坏概率。

图1是本实用新型的原理说明图；图2是本实用新型的结构图；图3是图2所示一组电机及反射镜(组成转镜)的放大图。
具体实施方式
对于激光成像系统而言，激光的输出是发散的，激光器11发射激光束16经过光学 系统13后激光束的发散角或者激光的光束发散变大。激光光束照射到目标14后，返回的 激光12被红外接收器15 (即红外传感器)接收后成像。如果目标14强反射激光会导致到 达红外接收器的能量过大，从而会造成红外接收器热损伤。图2示出，激光器21发出的激光光束照射到激光调制器22上，激光调制器是一个 或者两个旋转光学机构，光束激光调制器出射的激光发散装置后的激光26能量是符合周 期性变化的规则，激光26照射到待成像的物体28上后形成的反射或者散射光线27经过 红外接收镜头25被红外接收器24 (即红外传感器)所接收，根据前面分析，红外接收器24 敏感元所接收到激光能量是符合周期性变化的。激光调制器22可以由两个高速旋转电机221、222，垂直于电机轴上安装反射镜223和反射镜224来做成(参见图3)。两个高速旋转 电机可以是直流无刷电机，空心杯电机或者步进电机等各种高速电机。图3中，对应的电机221 (可用步进电机)的轴同反射镜224安装不一定完全垂直， 反射镜的法线同电机轴可以存在一个小角度。高速电机的控制可以由数字信号处理器或者 ARM等嵌入式处理器来实现。这样一来，激光光束随着反射镜的高速旋转而旋转。周期变化 的能量分布能够让红外探测器敏感元具有时间散发因强光辐射而产生的能量，从而能保护 红外探测敏感元。所述的旋转的光学机构的转速应当尽可能的高，来使红外能量分布尽可 能的均勻，减少每个敏感元受到强光照射的时间。同时需要尽可能保持转速同红外传感器 成像帧频保持同步或者为成像帧频的整数倍以保证成像不至于因光分布不均勻而导致成 像图像闪烁或者形成条纹。如成像帧频为25帧，转速在1500转每分钟以上，考虑到积分时 间内使能量分布均勻，转速应当尽可能的高，如转速在12000转每分钟。高的转速会增加因 电机高速转动带来的噪声，最好的转速范围为8000转每分到15000转每分钟。图2中23、发散装置(位于激光调制器的激光出口)；29、入射激光。
权利要求一种具有强光保护功能的旋转式激光成像仪，包括，激光器(21)，红外接收镜头(25)，红外接收器(24)，其特征是所述激光器(21)的激光发射通道上设置有激光调制器(22)，该激光调制器(22)由分别安装在两个电机(221、222)轴上的两个反射镜(224、223)组成，两反射镜与电机轴线垂直、两反射镜平行且两反射镜与入射激光呈45度设置；两电机的转速相同并与所述红外接收器(24)的成像帧频保护同步，两电机的转速为红外接收器(24)的成像帧频的整数倍。
专利摘要一种具有强光保护功能的旋转式激光成像仪，包括激光器、红外接收镜头、红外接收器，激光器的激光发射通道上设有激光调制器，该激光调制器由分别安装在两个电机轴上的两个反射镜组成，两反射镜与电机轴线垂直、两反射镜平行且两反射镜与入射激光呈45度设置；两电机的转速相同并与所述红外接收器的成像帧频保护同步，两电机的转速为红外接收器的成像帧频的整数倍。它使激光束旋转而产生周期性的能量变化，从而使红外敏感元的激光能量产生周期性变化，最终降低红外敏感元损坏的概率，提高了装置的寿命。
文档编号G01M3/38GK201555699SQ200920176499
公开日2010年8月18日 申请日期2009年9月2日 优先权日2009年9月2日
发明者卢昌华, 唐平, 张力, 王锴 申请人:四川电力试验研究院