(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202222496490.1 (22)申请日 2022.09.21 (73)专利权人 北京环拓科技有限公司 地址 100029 北京市朝阳区安定路39号长 新大厦605 (72)发明人 付江辉　 (74)专利代理 机构 北京博智杰知识产权代理事 务所(特殊普通 合伙) 11929 专利代理师 尹春雷 (51)Int.Cl. G01S 7/481(2006.01) G01S 17/95(2006.01) F16M 11/04(2006.01) F16M 11/12(2006.01) F16M 11/18(2006.01) (54)实用新型名称 用于臭氧激光雷达的3D扫描装置及相应臭 氧激光雷达 (57)摘要 用于臭氧激光雷达的3D扫描装置及相应臭 氧激光雷达， 属于环保监测设备技术领域。 3D扫 描装置包括扫描单元、 支撑连接单元、 水平旋转 单元、 垂直旋转单元和电源。 臭氧激光雷达包括 3D扫描装置、 站房和臭氧激光雷达本体， 3D扫描 装置安装在站房顶部， 臭氧激光雷达本体安装在 站房内部， 3D扫描装置和臭氧激光雷达本体通过 光路密封筒连接。 该3D扫描装置能够实现水平面 内0‑360度旋转和垂直方向0 ‑360度旋转， 从而使 臭氧激光雷达可以实现垂直定点、 垂直切面、 水 平切面等多种扫描模式； 反射镜支架与支撑机构 形成稳定的三角形结构， 使支撑机构更加稳固； 水平方向转动更加平稳， 不向垂直轴方向偏移； 可以改变反射 光方向， 避免干 扰。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 218122242 U 2022.12.23 CN 218122242 U 1.用于臭氧激光雷达的3D扫描装置， 其特征在于， 包括扫描单元、 支撑连接单元、 水平 旋转单元、 垂直旋转单元和电源； 所述扫描单元包括扫描头及其光学窗口， 第一反射镜、 第 一反射镜支架、 第二反射镜和 第二反射镜支架， 两面反射镜组成潜望镜结构； 所述支撑连接 单元包括扫描装置外壳、 支撑机构和光路密封过渡圈； 所述水平旋转单元包括水平轴驱动 电机、 水平联轴器、 水平轴蜗杆、 水平涡轮、 水平传动筒和水平转动轴承， 水平涡轮安装在水 平转动轴承内部； 所述垂直旋转单元包括垂直轴驱动电机、 垂直联轴器、 垂直蜗杆、 垂直涡 轮、 垂直传动筒、 垂直传动轴承、 第一锥齿轮、 第二锥齿轮、 垂直转动筒和垂直转动轴承， 垂 直传动筒安装在垂直传动轴承内部， 垂直 转动筒安装在垂直 转动轴承内部 。 2.根据权利要求1所述的3D扫描装置， 其特征在于， 所述支撑机构包括水平底板、 与水 平底板垂直的第一垂直底板， 第一反射镜支架作为加固支撑架； 所述支撑机构还包括窗口 底板、 与窗口底板垂直的第二垂直底板， 第二反射镜支 架作为加固支撑架。 3.根据权利要求2所述的3D扫描装置， 其特 征在于， 在水平 底板上设有配重块。 4.根据权利要求1所述的3D扫描装置， 其特征在于， 所述光学窗口与水平面有10度以下 的夹角。 5.臭氧激光雷达， 其特征在于， 包括权利要求1 ‑4任一项所述的3D扫描装置、 站房和臭 氧激光雷达本体， 3D扫描装置安装在站房顶部， 臭氧激光雷达本体安装在站房内部， 3D扫描 装置和臭 氧激光雷达 本体通过光路密封筒连接 。 6.根据权利要求5所述的臭氧激光雷达， 其特征在于， 所述臭氧激光雷达本体包括激光 器、 拉曼管、 扩束镜、 望远镜、 光谱仪、 探测器、 数据采集 卡和工控机 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 218122242 U 2用于臭氧激光雷达的3D扫描装 置及相应臭氧激光雷达 技术领域 [0001]本实用新型属于环 保监测设备技术领域， 涉及一种用于臭氧激光雷达的3D扫描装 置， 以及相应的臭 氧激光雷达 。 背景技术 [0002]臭氧污染作为环境污染之一， 引起越来越多的关注， 需要相应 的监测设备对空气 中的臭氧加以监测。 臭氧激光雷达应用差分吸收激光雷达原理， 通过高能紫外激光器发射 多组波长接近的脉冲激光， 激光经过扩束器射到大气中与臭氧、 气溶胶等 发生相互作用， 后 向散射光被望远镜接 收， 得到各波长的回波信号， 由差分吸收激光雷达算法反演出大气 中 臭氧的浓度， 在臭 氧监测中得以广泛应用。 [0003]公告号为CN215219167U的中国实用新型专利， 公开了一种用于臭氧激光雷达的水 平扫描装置， 以及相应的臭氧激光雷达。 该水平扫描装置能够水平0 ‑360度旋转， 可以实时 扫描水平切面臭氧浓度分布； 垂直方向0 ‑30度可调， 可以有效躲避水平切面扫描时周围建 筑物遮挡。 但是该扫描装置不能实现垂直方向0 ‑360度旋转， 不能满足一些应用场景的需 求。 [0004]公告号为CN206419431U的中国实用新型专利， 公开了一种传动装置和一种激光三 维扫描头系统。 该三维扫描头系统存在以下缺陷： 水平方向转动时易向垂直轴方向偏移， 光 学窗口水平安装易 导致反射光干扰测量。 发明内容 [0005]本实用新型的目的是提供一种用于臭氧激光雷达 的3D扫描装置及相应臭氧激光 雷达， 该3D扫描装置能够实现水平面内0 ‑360度旋转和垂直方向0 ‑360度旋转， 从而使臭氧 激光雷达可以实现垂 直定点、 垂 直切面、 水平切面等多种扫描模式。 本实用新型的目的通过 以下技术方案实现。 [0006]用于臭氧激光雷达的3D扫描装置， 包括扫描单元、 支撑连接单元、 水平旋转单元、 垂直旋转单元和电源； 所述扫描 单元包括扫描头及其光学窗口， 第一反射镜、 第一反射镜支 架、 第二反射镜和第二反射镜支架， 两面反射镜组成潜望镜结构 （即两面反射镜相互平行， 与入射光的夹角为45度） ； 所述支撑连接单元包括扫描装置外壳、 支撑机构和光路密封过渡 圈； 所述水平旋转单元包括水平轴驱动电机、 水平联轴器、 水平轴蜗杆、 水平涡轮、 水平传动 筒和水平转动轴承， 水平涡轮安装在水平转动轴承内部； 所述垂直旋转单元包括垂直轴驱 动电机、 垂直联轴器、 垂 直蜗杆、 垂 直涡轮、 垂 直传动筒、 垂 直传动轴承、 第一锥齿轮、 第二锥 齿轮、 垂直转动筒和垂 直转动轴承， 垂 直传动筒安装在垂 直传动轴承内部， 垂 直转动筒安装 在垂直转动轴承内部 。 [0007]3D扫描装置垂直方向转动实现过程如下： 开启电源， 驱动垂直轴驱动电机， 带动垂 直联轴器， 垂直联轴器带动垂 直蜗杆转动， 垂 直蜗杆带动垂 直涡轮转动， 垂 直涡轮带动垂 直 传动轴承内部的垂直传动筒转动， 垂直传动筒带动第一锥齿轮转动， 第一锥齿轮带动第二说　明　书 1/5 页 3 CN 218122242 U 3