基于四通道双程F-P干涉仪的瑞利散射多普勒激光雷达系统

基于四通道双程f-p干涉仪的瑞利散射多普勒激光雷达系统
技术领域
1.本发明涉及一种直接探测多普勒激光雷达系统，特别涉及一种基于四通道双程f-p干涉仪的瑞利散射多普勒激光雷达系统。


背景技术：

2.大气风场和温度均是十分重要的大气参数。实时的高精度、高时空分辨率大气风场数据在天气预报、环境监测、风能发电、航空航天等领域都有着重要的应用，而大气温度是研究温室效应、城市热岛效应、逆温层、地球重力波等典型问题的重要参数，是测量影响大气降水及气溶胶分布的相对水蒸气的必要参数。激光雷达在探测高度、垂直跨度、空间分辨率、测量连续性和精度等方面具有明显的优势，是目前进行大气参数遥感探测的最有力工具之一。
3.直接探测米散射多普勒激光雷达和相干探测多普勒激光雷达以低层大气中的气溶胶粒子作为探测对象，只能探测低对流层大气风场，且探测精度严重依赖于当时的气溶胶浓度，在晴空少云天气条件下探测精度和探测距离不能得到很好保证。而大气分子浓度相对比较稳定，基本不受天气条件影响，所以直接探测瑞利散射多普勒激光雷达理论上是能够兼顾高低层风场探测的。然而，在对低层大气和遇有高层云或火山灰的中高层大气风场进行探测时，由于气溶胶米散射信号的强烈干扰，瑞利散射多普勒激光雷达的风速测量值与实际值的偏差很大。针对这一问题，souprayen等和gentry等在基于双f-p干涉仪瑞利散射多普勒激光雷达系统设计中，通过优化双f-p干涉仪的带宽和峰峰间隔，使设定温度和零风速条件下瑞利散射信号和米散射信号的风速测量灵敏度相同。但是低层大气的实际温度与参数设计时的设定温度相差较大、风速也不为零，且低层气溶胶浓度较大，直接用瑞利散射和米散射的混合信号进行风速反演引起的风速误差仍很大。此外，基于s6瑞利-布里渊散射模型，申请者2021年提出了一种利用瑞利-米散射多普勒激光雷达数据反演低层风场和气溶胶后向散射比的方法，但是该方法需要事先知道准确的大气温度廓线。
4.采用瑞利散射光谱分析法是探测30km高度以下大气温度的重要手段之一，但其对低层大气和遇有高层云或火山灰的中层大气温度进行探测时，同样由于气溶胶米散射信号的强烈干扰，温度测量值与实际值的偏差也将很大。针对这一问题，2005年，华灯鑫教授提出了高精度探测对流层大气温度的紫外瑞利-米激光雷达。该雷达采用多通道f-p标准具，其中一个通道标准具透射谱中心位于后向散射谱中心频率附近用于气溶胶测量；另外两个通道标准具的透射谱中心位于后向散射谱一侧的不同位置用于温度测量，并且使后向散射光连续两次通过这两个通道标准具以抑制气溶胶米散射信号。温度反演利用了气溶胶的测量结果进行校正。
5.通过调研发现，研究并设计基于四通道双程f-p干涉仪、可同时高精度探测高低层大气风场和温度的瑞利散射多普勒激光雷达系统，目前还未见报道。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于四通道双程f-p干涉仪的瑞利散射多普勒激光雷达系统，能强力抑制米散射信号的干扰，可以用基于四通道双程f-p干涉仪的瑞利散射多普勒激光雷达同时高精度探测高低层大气风场和温度。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的风场和温度测量原理如图1所示。f-p干涉仪1、f-p干涉仪2、f-p干涉仪m和f-p干涉仪l的自由谱间距均为12ghz。f-p干涉仪1和f-p干涉仪2的谱宽都为2.2ghz，两者的频谱峰峰间隔为5.8ghz；f-p干涉仪m和f-p干涉仪l的谱宽都为1ghz，它们和f-p干涉仪1的频谱峰峰间隔分为2.9ghz和2.4ghz。四通道双程f-p干涉仪的设计参数兼顾了高低层风场和温度的测量。发射激光频率v0被锁定在f-p干涉仪l的右侧半腰处，即f-p干涉仪m的谱峰位置或双程f-p干涉仪1和f-p干涉仪2频谱的交叉点位置。当v0变化时，发射激光经过f-p干涉仪l透过率将发生变化，通过测量发射激光经过f-p干涉仪l的透过率可以测量并锁定v0(相对值)。在测量过程中，首先使发射激光束垂直入射到大气中进行温度探测，然后再以三波束或四波束测量其它方向的径向风速，进行矢量风速合成。由于垂直风速一般很小，垂直发射光束的后向散射光频率仍位于f-p干涉仪m的谱峰附近，利用垂直发射的后向散射光透过f-p干涉仪m前后的信号可以获得后向散射比，用于温度反演时信号修正。双程f-p干涉仪1和双程f-p干涉仪2的透过率相比单程的变得更尖锐，对比度更高，可以强力抑制气溶胶米散射信号对风场和温度测量的干扰，它们位于大气瑞利-米后向散射谱的两翼。频率为v0的发射激光入射到大气中，遇到有宏观运动速度的大气分子或气溶胶粒子(即风速)。一方面，其后向散射光的频率v会发生多普勒频移，则瑞利散射光信号经过双程f-p干涉仪1和双程f-p干涉仪2的透过率将会一个增大一个减小，通过测量瑞利散射光经过双程f-p干涉仪1和双程f-p干涉仪2的透过率比值可以测得v的值(相对值)，进而得到径向风速vr＝(v-v0)λ/2，其中λ为发射激光波长；另一方面，其瑞利散射谱宽将产生与大气温度t的平方根成正比的展宽量，则不同大气温度t时，瑞利散射光信号经过双程f-p干涉仪1和双程f-p干涉仪2的透过率将会同时增大或减小，通过测量瑞利散射光经过双程f-p干涉仪1和双程f-p干涉仪2的透过率之和可以反演得到大气温度。
8.全发散角为2θ0、频率为v的单色光入射到单程f-p干涉仪的透过率为：
[0009][0010]
其中
[0011][0012]
式中：i＝1，2，m，l；ηi＝t
p，i
(1-r
e，i
)/(1 r
e，i
)为f-p干涉仪i的平均透过率，r
e，i
为f-p干涉仪i平板的有效反射率，t
p，i
＝[1-a/(1-ri)]2(1-ri)(1 r
e，i
)/(1 ri)(1-r
e，i
)为f-p干涉仪i的峰值透过率，ri和a分别为f-p干涉仪i平板的实际反射率和吸收损耗系数；vi为f-p干涉仪i的中心频率；v
fsr
为f-p干涉仪i的自由谱间距。
[0013]
假定发射激光谱为带宽很窄的高斯谱，则米和瑞利后向散射谱线均近似为高斯分布，可表示为
[0014]
[0015]
式中：j＝a，m；对于发射激光本身或米散射信号，j＝a，δva＝δv/(4ln2)
1/2
，δv为激光发射谱宽(fwhm)；对于瑞利散射信号，j＝m，δvm＝[(δv)2/(4ln2) 8kt/mλ2]
1/2
，其中t为大气温度；λ为激光波长；k为玻耳兹曼常数；m大气分子质量；vs为后向散射谱的中心频率。
[0016]
则中心频率为vs、高斯谱分布的大气米和瑞利后向散射光以2θ0全发散角入射到单程f-p干涉仪和双程f-p干涉仪的透过率分别为：
[0017][0018][0019]
其中：
[0020][0021][0022]
由此，激光垂直发射时，接收透过双程f-p干涉仪1、双程f-p干涉仪2和f-p干涉仪m的信号探测器和能量监测探测器接收到的高度z处的大气后向散射光电子数为
[0023]
n1(z，v0，t)＝a1[na(z)g
1a
(v0) nm(z)g
1m
(v0，t)]
[0024]
n2(z，v0，t)＝a2[na(z)g
2a
(v0) nm(z)g
2m
(v0，t)]
[0025]
nm(z，v0，t)＝am[na(z)g
ma
(v0) nm(z)g
mm
(v0，t)]
[0026]
ne(z，v0，t)＝ae[na(z) nm(z)]
[0027]
式中：a1，a2，am，ae为系统校准常量；t为z高度处的大气温度；nm(z)和na(z)分别为激光雷达接收机接收到的垂直高度z～z δz之间的米和瑞利后向散射光电子数，δz为垂直距离分辨率。上面(1)～(2)两式中的g
1a
(v0)和g
2a
(v0)非常小，可将米散射信号项忽略；(3)～(4)两式中g
ma
(v0)和g
mm
(v0)可由系统透过率曲线校准得到，则据此两式可求得na(z)，则能量监测通道的修正信号为
[0028][0029]
定义温度响应函数q
t
为：
[0030][0031]
根据q
t
和t的函数关系可以反演获得大气温度。激光沿其它径向斜程发射时，接收透过双程f-p干涉仪1、双程f-p干涉仪2的信号探测器接收到的高度z处的大气后向散射光电子数为
[0032]
n1(z，v，t)＝a1[na(z)g
1a
(v) nm(z)g
1m
(v，t)]
[0033]
n2(z，v，t)＝a2[na(z)g
2a
(v) nm(z)g
2m
(v，t)]
[0034]
定义风速响应函数qv为：
[0035][0036]
将由f-p干涉仪l测得的发射激光频率v0、垂直测量时获得的大气温度t廓线带入上式，可以反演得到径向风速。
[0037]
本发明的结构如图2所示。采用355nm种子注入脉冲激光器作为发射源，发出355nm窄线宽脉冲光。发射激光由第一分束镜分成两束，占有大部分能量的透射光经过扩束镜扩束、第一45度反射镜和二维扫描仪导光，最终以预设的角度垂直透过玻璃平板进入大气被测区域。其大气后向散射光由卡塞格林望远镜接收，再耦合进入光纤跳线，经第一准直镜准直、窄带干涉滤光片滤波后，由第二分束镜分为两束。透射光束由第一凸透镜会聚到第一光电倍增管的光敏面；反射光束再经由第三分束镜分为两束。一束正入射至四通道双程f-p干涉仪的通道m即f-p干涉仪m，其透射光束由第二凸透镜会聚到第二光电倍增管的光敏面；另一束被第四分束镜分为两束。一束正入射至四通道双程f-p干涉仪的通道1即f-p干涉仪1，其透射光束被第一二次反射直角棱镜两次反射后，透过第一光隔离器反向正入射至f-p干涉仪1，再次透过f-p干涉仪1的光束由第三凸透镜会聚到第三光电倍增管的光敏面；另一束被第二45度反射镜反射后，正入射至四通道双程f-p干涉仪的通道2即f-p干涉仪2，其透射光束被第二二次反射直角棱镜两次反射后，透过第二光隔离器反向正入射至f-p干涉仪2，再次透过f-p干涉仪2的光束由第四凸透镜会聚到第四光电倍增管的光敏面。占有很少能量的第一分束镜反射光作为参考光，用于测量和锁定发射激光频率，其由第五凸透镜耦合进入第一1
×
2光纤耦合器的一个支端。在经过一段100m长多模裸光纤后，其后向散射光由第一1
×
2光纤耦合器另一支端输出，并进入第二1
×
2光纤耦合器的合束端，再从其中一个支端输出。该支端的输出光被第二准直镜准直后，再由第五分束镜分为两束。透射光束由第六凸透镜会聚到第五光电倍增管的光敏面；反射光束正入射至四通道双程f-p干涉仪的通道l即f-p干涉仪l，透过f-p干涉仪l的光束由第七凸透镜会聚到第六光电倍增管的光敏面。四通道双程f-p干涉仪采用一体化设计，确保各频谱之间的相对稳定性，四个通道分别对应f-p干涉仪1、f-p干涉仪2、f-p干涉仪m和f-p干涉仪l，自由谱间距均为12ghz。f-p干涉仪1和f-p干涉仪2的谱宽都为2.2ghz，两者的频谱峰峰间隔为5.8ghz，有效通光口径均一分为二，分别与两个二次反射直角棱镜组成往返双程光路，使入射光束重复两次透过f-p干涉仪1和f-p干涉仪2。f-p干涉仪m和f-p干涉仪l的谱宽都为1ghz，它们和f-p干涉仪1的频谱峰峰间隔分为2.9ghz和2.4ghz，均设计成单程光路，分别用于测量气溶胶和测量及锁定发射激光频率。发射激光频率被锁定在f-p干涉仪l的右侧半腰处，即f-p干涉仪m的谱峰位置或f-p干涉仪1和f-p干涉仪2频谱的交叉点位置。四通道双程f-p干涉仪的设计参数兼顾了高低层风场和温度的测量。在进行透过率校准测量时，将第二1
×
2光纤耦合器的另一个支端替换光纤跳线接入第一准直镜的入射口，该入射口采用sma接口，便于插拔。第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管和第四光电倍增管采用的是大动态范围光电倍增管模块，同时处于模拟和光子计数两种工作模式，其输出信号均由licel瞬态记录仪采集；第五光电倍增管和第六光电倍增管始终处于模拟工作模式，其输出信号均由a/d采集，最后再由工控机进行数据处理、存储、数据反演以及结果显示等。整个系统的355nm种子注入脉冲激光器、四通道双程f-p干涉仪、二维扫描仪、licel瞬态记录仪和a/d等均通过rs232接口由工控机控制。
[0038]
本发明所述的激光雷达系统由355nm种子注入脉冲激光器、第一分束镜、扩束镜、第一45度反射镜、二维扫描仪、玻璃平板、塞格林望远镜、光纤跳线、第一准直镜、窄带干涉滤光片、第二分束镜、第一凸透镜、第一光电倍增管、第三分束镜、四通道双程f-p干涉仪、第二凸透镜、第二光电倍增管、第四分束镜、第一二次反射直角棱镜、第一光隔离器、第三凸透镜、第三光电倍增管、第二45度反射镜、第二二次反射直角棱镜、第二光隔离器、第四凸透镜、第四光电倍增管、第五凸透镜、第一1
×
2光纤耦合器、100m长多模裸光纤、第二1
×
2光纤耦合器、第二准直镜、第五分束镜、第六凸透镜、第五光电倍增管、第七凸透镜、第六光电倍增管、licel瞬态记录仪和a/d、触发电路、f-p干涉仪控制器、二维扫描仪控制器、激光器驱动电源及控制器和工控机组成，其特征是：355nm种子注入脉冲激光器分别和激光器驱动电源及控制器、触发电路相连。激光器的发射激光由第一分束镜分为两束，占大部分能量的透射光束经过扩束镜扩束、第一45度反射镜和二维扫描仪导光后，最终以预设的角度垂直透过玻璃平板进入大气被测区域。其大气后向散射光由卡塞格林望远镜接收，再耦合进入光纤跳线。光纤跳线的接收端面位于卡塞格林焦点处，出射端面位于第一准直镜的物方焦点处。光纤跳线的出射光经第一准直镜准直、窄带干涉滤光片滤波后，再由第二分束镜分为两束。透射光束由第一凸透镜会聚到第一光电倍增管的光敏面；反射光束再经由第三分束镜分为两束。第三分束镜的反射光束正入射至四通道双程f-p干涉仪的通道m即f-p干涉仪m，其透射光束由第二凸透镜会聚到第二光电倍增管的光敏面。第三分束镜的透射光束被第四分束镜分为两束，反射光束正入射至四通道双程f-p干涉仪的通道1即f-p干涉仪1，其透射光束被第一二次反射直角棱镜两次反射后，透过第一光隔离器反向正入射至f-p干涉仪1，再次透过f-p干涉仪1的光束由第三凸透镜会聚到第三光电倍增管的光敏面。第四分束镜的透射光束被第二45度反射镜反射后，正入射至四通道双程f-p干涉仪的通道2即f-p干涉仪2，其透射光束被第二二次反射直角棱镜两次反射后，透过第二光隔离器反向正入射至f-p干涉仪2，再次透过f-p干涉仪2的光束由第四凸透镜会聚到第四光电倍增管的光敏面。第一分束镜的反射光束作为参考光，用于测量和锁定发射激光频率，其由第五凸透镜耦合进入第一1
×
2光纤耦合器的一个支端。第一1
×
2光纤耦合器的合束端与一段100m长多模裸光纤连通。参考光在经过一段100m长多模裸光纤后，其在时域上展宽为准连续光的后向散射光由第一1
×
2光纤耦合器另一支端输出，而该支端与第二1
×
2光纤耦合器的合束端连通。进入第二1
×
2光纤耦合器合束端的光从其一个支端输出，而该支端的光纤端面位于第二准直镜的物方焦点处。该支端的输出光被第二准直镜准直后，再由第五分束镜分为两束。透射光束由第六凸透镜会聚到第五光电倍增管的光敏面；反射光束正入射至四通道双程f-p干涉仪的通道l即f-p干涉仪l，透过f-p干涉仪l的光束由第七凸透镜会聚到第六光电倍增管的光敏面。四通道双程f-p干涉仪设计成一体，确保各频谱之间的相对稳定性。四个通道分别称为通道1、通道2、通道m和通道l，对应f-p干涉仪1、f-p干涉仪2、f-p干涉仪m和f-p干涉仪l，自由谱间距均为12ghz。f-p干涉仪1和f-p干涉仪2的谱宽都为2.2ghz，两者的频谱峰峰间隔为5.8ghz；f-p干涉仪m和f-p干涉仪l的谱宽都为1ghz，它们和f-p干涉仪1的频谱峰峰间隔分为2.9ghz和2.4ghz。四通道双程f-p干涉仪的设计参数兼顾了高低层风场和温度的测量。发射激光频率被锁定在f-p干涉仪l的右侧半腰处，即f-p干涉仪m的谱峰位置或双程f-p干涉仪1和f-p干涉仪2频谱的交叉点位置。在进行透过率校准测量时，将第二1
×
2光纤耦合器的另一个支端替换光纤跳线接入第一准直镜的入射口，该入射口采用sma接口，便于插
拔。第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管和第四光电倍增管与licel瞬态记录仪相连；第五光电倍增管和第六光电倍增管与a/d相连。第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管和第四光电倍增管采用的是大动态范围光电倍增管模块，同时处于模拟和光子计数两种工作模式，其输出信号均由licel瞬态记录仪采集。第五光电倍增管和第六光电倍增管始终处于模拟工作模式，其输出信号均由a/d采集。licel瞬态记录仪和a/d与触发电路相连，f-p干涉仪控制器和四通道双程f-p干涉仪相连，二维扫描仪控制器和二维扫描仪相连。触发电路、f-p干涉仪控制器、二维扫描仪控制器、激光器驱动电源及控制器与工控机相连，由工控机统一控制。
[0039]
由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：与传统的瑞利多普勒双边缘技术相比，1、不仅能显著提高风速和温度测量灵敏度，又能强力抑制米散射信号的干扰，进而提高风速和温度测量精度，特别是提高低层和中高层云层或火山灰附近的风场和温度测量精度；2、优化设计的系统参数兼顾了高低层风场和温度测量，实现了单台激光雷达同时高精度探测高低层大气风场和温度。
附图说明
[0040]
图1是本发明的风速和温度测量原理图。
[0041]
图2是本发明的结构框图。
[0042]
图中1.355nm种子注入脉冲激光器，2.第一分束镜，3.扩束镜，4.第一45度反射镜，5.二维扫描仪，6.玻璃平板，7.卡塞格林望远镜，8.光纤跳线，9.第一准直镜，10.窄带干涉滤光片，11.第二分束镜，12.第一凸透镜，13.第一光电倍增管，14.第三分束镜，15.四通道双程f-p干涉仪，16.第二凸透镜，17.第二光电倍增管，18.第四分束镜，19.第一二次反射直角棱镜，20.第一光隔离器，21.第三凸透镜，22.第三光电倍增管，23.第二45度反射镜，24.第二二次反射直角棱镜，25.第二光隔离器，26.第四凸透镜，27.第四光电倍增管，28.第五凸透镜，29.第一1
×
2光纤耦合器，30.100m长多模裸光纤，31.第二1
×
2光纤耦合器，32.第二准直镜，33.第五分束镜，34.第六凸透镜，35.第五光电倍增管，36.第七凸透镜，37.第六光电倍增管，38.licel瞬态记录仪和a/d，39.触发电路，40.f-p干涉仪控制器，41.二维扫描仪控制器，42.激光器驱动电源及控制器，43.工控机。
具体实施方式
[0043]
本发明的结构框如2图所示。图2中355nm种子注入脉冲激光器(1)分别和激光器驱动电源及控制器(38)、触发电路(35)相连。355nm种子注入脉冲光纤激光器(1)发射的激光由第一分束镜(2)分为两束。占大部分能量的透射光束经过扩束镜(3)扩束、第一45度反射镜(4)和二维扫描仪(5)导光后，最终以预设的角度垂直透过玻璃平板(6)进入大气被测区域。其大气后向散射光由卡塞格林望远镜(7)接收，再耦合进入光纤跳线(8)。光纤跳线(8)的接收端面位于卡塞格林焦点处，出射端面位于第一准直镜(9)的物方焦点处。光纤跳线(8)的出射光经第一准直镜(9)准直、窄带干涉滤光片(10)滤波后，再由第二分束镜(11)分为两束。透射光束由第一凸透镜(12)会聚到第一光电倍增管(13)的光敏面；反射光束再经由第三分束镜(14)分为两束。第三分束镜(14)的反射光束正入射至四通道双程f-p干涉仪(15)的通道m即f-p干涉仪m，其透射光束由第二凸透镜(16)会聚到第二光电倍增管(17)的
光敏面。第三分束镜(14)的透射光束被第四分束镜(18)分为两束，反射光束正入射至四通道双程f-p干涉仪(15)的通道1即f-p干涉仪1，其透射光束被第一二次反射直角棱镜(19)两次反射后，透过第一光隔离器(20)反向正入射至f-p干涉仪1，再次透过f-p干涉仪1的光束由第三凸透镜(21)会聚到第三光电倍增管(22)的光敏面。第四分束镜(18)的透射光束被第二45度反射镜(23)反射后，正入射至四通道双程f-p干涉仪(15)的通道2即f-p干涉仪2，其透射光束被第二二次反射直角棱镜(24)两次反射后，透过第二光隔离器(25)反向正入射至f-p干涉仪2，再次透过f-p干涉仪2的光束由第四凸透镜(26)会聚到第四光电倍增管(27)的光敏面。第一分束镜(2)的反射光束作为参考光，用于测量和锁定发射激光频率，其由第五凸透镜(28)耦合进入第一1
×
2光纤耦合器(29)的一个支端。第一1
×
2光纤耦合器(29)的合束端与一段100m长多模裸光纤(30)连通。参考光在经过一段100m长多模裸光纤(30)后，其在时域上展宽为准连续光的后向散射光由第一1
×
2光纤耦合器(29)另一支端输出，而该支端与第二1
×
2光纤耦合器(31)的合束端连通。进入第二1
×
2光纤耦合器(31)合束端的光从其一个支端输出，而该支端的光纤端面位于第二准直镜(32)的物方焦点处。该支端的输出光被第二准直镜(32)准直后，再由第五分束镜(33)分为两束。透射光束由第六凸透镜(34)会聚到第五光电倍增管(35)的光敏面；反射光束正入射至四通道双程f-p干涉仪(15)的通道l即f-p干涉仪l，透过f-p干涉仪l的光束由第七凸透镜(36)会聚到第六光电倍增管(37)的光敏面。在进行透过率校准测量时，将第二1
×
2光纤耦合器(31)的另一个支端替换光纤跳线(8)接入第一准直镜(9)的入射口，该入射口采用sma接口，便于插拔。第一光电倍增管(13)、第二光电倍增管(17)、第三光电倍增管(22)和第四光电倍增管(27)与licel瞬态记录仪和a/d(38)中的licel瞬态记录仪相连；第五光电倍增管(35)和第六光电倍增管(37)与licel瞬态记录仪和a/d(38)中的a/d相连。第一光电倍增管(13)、第二光电倍增管(17)、第三光电倍增管(22)和第四光电倍增管(27)采用的是大动态范围光电倍增管模块，同时处于模拟和光子计数两种工作模式，其输出信号均由licel瞬态记录仪采集。第五光电倍增管(35)和第六光电倍增管(37)始终处于模拟工作模式，其输出信号均由a/d采集。licel瞬态记录仪和a/d(38)和触发电路(39)相连，f-p干涉仪控制器(40)和四通道双程f-p干涉仪(15)相连，二维扫描仪控制器(41)和二维扫描仪(5)相连。触发电路(39)、f-p干涉仪控制器(40)、二维扫描仪控制器(41)、激光器驱动电源及控制器(42)与工控机(43)相连，由工控机(43)统一控制。