Patent DE-102015004272-B4 (DE)
Title: Störlicht-tolerantes Lidar-Messsystem und Störlicht-tolerantes Lidar-Messverfahren
Inventor: BRINKMEYER ERNST
IPC: G01D5/353
Filed: 2015-04-07
Granted: 2019-05-29
Abstract: Störlicht-tolerantes Lidar-Messsystem zur Detektion der Anwesenheit und/oder Bewegung von Partikeln und/oder Objekten in einem von dem Lidar-Messsystem entfernten Raumbereich mit einer Interferometeranordnung, die aufweist:eine Dauerstrich-Laserquelle (2),eine Photoempfängeranordnung (7), die angepasst ist, um für auf sie auftreffendes Licht der Dauerstrich-Laserquelle (2) charakteristische Detektorsignale auszugeben, optische Komponenten, die so angepasst und angeordnet sind, dass von der Dauerstrich-Laserquelle (2) ausgesandtes Licht (23)zunächst aufgeteilt wird,anschließend entlang eines einen Messzweig (4) der Interferometeranordnung bildenden ersten optischen Weges und eines von diesem getrennten und einen Referenzzweig (5) der Interferometeranordnung bildenden zweiten optischen Weges geleitet wird undschließlich nach Durchlaufen des Messzweiges (4) und des Referenzzweiges (5) auf die Photoempfängeranordnung (7) auftrifft, wobei der Referenzzweig (5) eine vorbestimmte optische Weglänge hat undder Messzweig (4) einen Messabschnitt (16) aufweist, in dem das Licht von dem Messsystem weg in Richtung auf einen von diesem entfernten Raumbereich gerichtet ist unddiesen durchläuft und von in dem Raumbereich befindlichen Partikeln und Objekten in Richtung auf das Messsystem rückgestreutes bzw. reflektiertes Licht wieder am Messsystem empfangen wird,wobei die Dauerstrich-Laserquelle (2) eine Kohärenzlänge in dem Bereich von 0,1 bis 100 m aufweist,und die Dauerstrich-Laserquelle (2) ferner aufweist:eine Laserlicht-Erzeugungskomponente (20), die angepasst ist, um Laserlicht einer oder zweier Wellenlängen abzustrahlen,einen dieser nachgeschalteten optischen Phasenmodulator (21), der angepasst ist, um das von der Laserlicht-Erzeugungskomponente (20) abgestrahlte Laserlicht zu empfangen und in seiner Phase zu modulieren, wobei der optische Phasenmodulator (21) einen Steuersignaleingang aufweist und angepasst ist, um die Phasenmodulation auf Basis einer Phasenfunktion vorzunehmen, die durch ein am Steuersignaleingang empfangenes Steuersignal definiert wird, und eine Steuereinrichtung (22), die mit dem Steuersignaleingang des optischen Phasenmodulators (21) verbunden und angepasst ist, um an den Steuersignaleingang ein Steuersignal zu liefern, das einem durch eine vorbestimmte Phasenfunktion O (t) definierten Pseudo-Rauschsignal entspricht, wobei das Steuersignal bewirkt, dass der optische Phasenmodulator (21) die Phasenmodulation mit der vorbestimmten Phasenfunktion Θ (t) vornimmt, so dass das optische Leistungsdichtespektrum des von der Dauerstrich-Laserquelle (2) abgestrahlten Laserlichts (23) eine durch die Phasenfunktion Θ (t) bestimmte Form und Bandbreite hat,und die Interferometeranordnung ferner aufweisteine Auswerteeinheit (9), die mit der interferometrischen Photoempfängeranordnung (7) gekoppelt und angepasst ist, um deren Detektorsignale zu empfangen und aus den Detektorsignalen die Anwesenheit und/oder Bewegung von Partikeln und/oder Objekten in dem entfernten Raumbereich zu bestimmen, wobei im Falle zweier von der Laserlichterzeugungskomponente (20) abgestrahlter Wellenlängen die Detektorsignale in zwei Wellenlängenbereichen separat detektiert werden,wobei- die Phasenfunktion Θ (t) einen vorbestimmten annähernd treppenförmigen zeitlichen Verlauf aufweistund dass- die Auswerteeinheit (9) die Detektorsignale synchron zum Zeitraster der Treppenstufen von Θ (t) abtastet. dadurch gekennzeichnet, dass die optische Laufzeit τim Referenzzweig (5) so gewählt ist, dass sie der optischen Laufzeit τeines durch Stör-Überkopplung oder Restreflexion oder Stör-Streuung an festen Komponenten und Objekten unerwünschten Lichtweges im Messzweig des Messsystems (1) möglichst genau entspricht oder bei mehreren solcher Lichtwege einer mittleren optischen Laufzeit der unerwünschten Lichtwege, jeweils gemessen von der Aufteilung in Mess- und Referenzzweig bis zur optischen Zusammenführung in der Empfängeranordnung (7) entspricht.