(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111520147.X (22)申请日 2021.12.13 (71)申请人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410003 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 赵世军　张虞　单雨龙　倪荣萍　 田树银　尹志军　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 代理人 陈建和 (51)Int.Cl. G01S 7/481(2006.01) G01S 17/95(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种基于密 闭伺服腔的激光测风雷达传热 方法与装置 (57)摘要 基于密闭伺服腔的激光测风雷达传热方法， 激光测风雷达伺服系统内的激光光源与放大器、 线性电源、 高速采集卡、 探测器电路中的发热电 子元件工作时的热量采用三重散热结构设计， 组 合实现散 热功能； 在发热电子元件的伺服系统壳 后壁设有散热器， 散热器紧贴壳后壁， 且为环绕 翅片结构， 增大与空气接触面积， 增加散热效率， 壳后壁制作材料为铝合金； 利用均热板与壳后壁 (盖)相紧贴， 连接将内部各发热源紧贴均热板， 将内部热量能及时的通过壳后壁盖传出； 服系统 壳为一体式的铝合金铸件， 铸件腔内所有元器件 支架与具有散热结构的后壳一体化成型， 发热元 器件内嵌其中。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 114217294 A 2022.03.22 CN 114217294 A 1.一种基于密闭伺服腔的激光测风雷达传热方法， 其特征是， 激光测风雷达伺服系统 内的激光光源与放大器、 线性电源、 高速采集卡、 探测器电路中的发热电子元件工作时的热 量采用三重散热结构设计， 组合实现散热功 能； 在发热电子元件的伺服系统壳后壁设有散 热器， 散热器紧贴壳后壁， 且为环绕翅片结构， 增大与空气 接触面积， 增加散热效率， 壳后壁 制作材料为铝合金； 利用均热板与壳后壁盖相紧贴， 连接将内部各发热源紧贴均热板， 将内 部热量能及时的通过壳后壁盖传出； 服系统壳为一体式的铝合金铸件， 铸件腔内所有元器 件支架与具有散热 结构的后壳一体化成型， 发热 元器件内嵌其中。 2.根据权利要求1所述的基于密闭伺服腔的激光测风雷达传热方法， 其特征是， 所述发 热器件罩壳材料为0.5mm ‑1mm厚度的紫铜材质， 发热器件完全嵌套在罩壳之中， 接触面采用 高导热系数含银硅 脂、 或液态金属填充缝隙。 3.根据权利要求2所述的基于密闭伺服腔的激光测风雷达传热方法， 其特征是， 采用四 周完全包裹的方式， 将热源全部热量集中在罩壳上， 所述发热元器件罩壳外表面四周即上 下左右面焊接有导热铜管 热管或铝制均热板 。 4.根据权利要求2所述的基于密闭伺服腔的激光测风雷达传热方法， 其特征是， 导热铜 管热管或铝制均热板表面设有散热风扇。 5.由权利要求1 ‑4任一所述方法的基于密闭伺服腔的激光测风雷达传热装置， 其特征 是， 激光测风雷达伺服系统内的激光光源与放大器、 线性电源、 高速采集卡、 探测器电路中 的发热电子元件工作时的热量采用三重散热结构设计， 组合实现散热功能； 在发热电子元 件的伺服系统壳后壁设有散热器， 散热器紧贴壳后壁， 且为环绕翅片结构， 增大与空气 接触 面积， 增加散热效率， 壳后壁制作材料为铝合金； 利用均热板与壳后壁盖相紧贴， 连接将内 部各发热源紧贴均热板， 将 内部热量能及时的通过壳后壁盖传出； 服系统壳为一体式的铝 合金铸件， 铸件腔 内所有元器件支架与具有散热结构的后壳一体化成型， 发热元器件内嵌 其中； 所述发热器件罩壳材料为0.5mm ‑1mm厚度的紫铜材质， 发热器件完全嵌套在罩壳之 中， 接触面采用高导热系数含银硅 脂、 或液态金属填充缝隙。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114217294 A 2一种基于密闭伺服腔的激光测风雷达传热方 法与装置 技术领域 [0001]本发明涉及 一种激光测风雷达的传热方法设计， 能够有效地对小密闭腔大功率激 光雷达的温度进行传导， 使种子光源与放大器等元器件都能够拥有适宜其工作 的温度环 境。 本次设计的传热方法和装置能够满足功率最大150W的激光器和尺 寸约为200mm ×200mm ×58mm和240mm×170mm×40mm的散热需求。 使得激光雷达 探测距离更远， 但是尺寸更小。 背景技术 [0002]激光测风雷达是使用激光作为探测介质、 相干检测作为鉴频手段、 光纤作为各个 器件间光通道、 以大气 中气溶胶粒子或气溶胶粒子为探测目标， 遥感大气风场信息的探测 系统。 激光测 风雷达需要进行一维或者二维扫描， 以获得指定方向的径向风速或者反演三 维风廓线， 实施气象监测、 航空服 务等。 [0003]激光雷达本身就针对户外场景进行设计， 可能遇到潮湿空气、 沙尘、 盐雾等情况， 因此设计一般需要密闭腔室的设计。 [0004]激光测风雷达通常可将种子光源与放大器、 线性电源、 高速采集卡、 探测器、 望远 镜等集成在一个机箱内， 机箱保持 固定， 望远镜垂 直指向天顶方向， 镜头上方设计有二 维伺 服机构， 通过镜头旋转实现对天空的扫描， 进而反演三维风廓线、 机场下滑道迎头风廓线 等。 [0005]二维伺服机构有两种解决方案， 一是采用2个45 °反射镜将激光光路进行反射， 伺 服转动机构使两反射镜 分别绕轴转动， 进而实现连续扫描、 全半球扫描、 用户自定义扫描等 方式。 其中高精度定位控制与面型装调是关键技术。 可采用装有精密编码器的交流伺服电 机， 保证高精度的转台定位精度， 同时反馈获取转台的角度信息。 另外， 一方面采用精密的 加工工艺减小传动装置的传动误差， 另一方面通过电机控制可对传动误差进行修正， 以实 现最终的高精度转台定位和控制 。 为避免内部反射镜和出射窗口内壁上有水凝物， 在玻璃 上设计有加热装置； 为避免出射窗口外有 水凝物， 设计有吹风装置。 这种二 维伺服机构设计 难度较大， 装调要求高， 工作一段时间后可能出现精度下降， 不利于使用在高速机动、 船载 等场景使用。 [0006]第二种方式是采用市售技术成熟的二维扫描伺服系统， 将种子光源与放大器、 线 性电源、 高速采集卡、 探测 器、 望远镜等集成在该扫描伺服系统内， 直接驱动望远镜扫描天 空。 该方式安装要求低， 系统集成度极高， 稳定性好， 伺服系统环 境适应性优良， 体积小机动 性强。 但这种方式需要将扫描伺服机构进 行密封， 以满足光机电元器件使用环 境要求。 但同 时， 光机电器件产生的大量热量需要及时传递到伺服系统外壁上， 通过与外界大气的热交 换进行降温， 传热设计是关键技术之一。 雷达内部的封装层采用耐高温树脂层或玻璃密封 的惰性气体。 惰性气体隔绝水汽、 浮尘杂质等对光机电器件的影响。 [0007]在第二种二维扫描伺服系统中， 目前比较普遍用的激光雷达采用的散热 方式： [0008]之前短程低功耗的雷达采用是将发射光源、 感光元件等元件设置在PCB板上， PCB 再接散热部件连接。 发射光源、 感光元件产生的热量经PCB板， 散热部件散发。 这种各元件都说　明　书 1/5 页 3 CN 114217294 A 3