[發明專利]一種熒光信號增強的距離自適應溢油監測方法

在審

• 申請號: 201510680657.1
• 申請日: 2015-10-19
• 公開（公告）號: CN105388134A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 齊敏珺;王新全;潘冬寧
• 申請（專利權）人: 青島市光電工程技術研究院
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發明涉及一種熒光信號增強的距離自適應溢油監測方法，屬于溢油監測設備技術領域。

背景技術

近年來，海上石油開采平臺和石油運輸導致的溢油事故頻繁發生，嚴重危害和影響了海洋生態環境及沿岸人類的生產生活。作為衛星/機載遙感溢油監測技術的有益補充，基于地基平臺的水面油膜監視與監測設備可固定安裝于特定地點，通過對小范圍進行重點監視，能及時發現小型溢油事件，并在第一時間發出警報信息，對溢油事故的及時處理、減少事故損失起到了很好的預警作用。現有基于地基平臺的水面油膜監視與監測設備，多采用紫外誘導油熒光的原理進行溢油監測，采用紫外激光或脈沖氙燈或LED作為激發光源，采用光電探測器進行信號采集，通過對信號強度進行閾值判斷判定是否發生溢油。

這類儀器在實際使用中通常遇到兩類問題：

①由于熒光信號本身較弱，采集的信號信噪比低，影響了儀器的精度和檢出限；

②現有設備往往不能自適應探測距離的變化，當潮汐或外界環境變化導致監測距離發生變化時，監測信號強度會明顯改變，從而使先前設定的閾值失效，不能正確的判斷是否發生了溢油。

因此，不能很好地適用于監測環境復雜、探測距離多變的監測地點。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種熒光信號增強的距離自適應溢油監測方法，通過借助紅外通道，不僅能夠克服距離變化對信號處理結果的影響，而且新增的通道也使熒光信號得到增強。

本發明的目的通過以下技術方案來具體實現：

一種熒光信號增強的距離自適應溢油監測方法，采用寬光譜光源，寬光譜光源發出的寬光譜光束經濾光片過濾后得到寬光譜紫外光和一部分紅外光譜，由發射會聚鏡投射到被監測水面區域，采用兩路通道對信號進行接收，其中第一路通道接收受激發射的熒光信號得到信號A，第二路通道同時接收受激發射的熒光信號和水面反射激發光束中的紅外信號得到信號B，通過將兩路信號相加獲得增強的熒光信號(A+B)，將兩路信號相減獲得紅外信號作為參考信號(B-A)，將增強的熒光信號與參考信號求比值消除信號強度隨距離的變化，通過對信號比值設定閾值判斷水面是否有油膜存在。

兩路通道信號強度都包含了隨距離的衰減因子，即信號強度與距離的平方成反比。

計算通過對計算出的信號S設置閾值判斷溢油是否發生。

還包括，對兩路通道信號A、B的處理，包括寬光譜光源通過脈沖調制控制電路將發射光源調制到某高頻信號，兩個通道的接收信號解調電路將隨發射光源強度變化的接收信號解調出來，通過信號的高頻調制與解調，進而濾除環境光的影響。

所述第一路通道中的接收帶通濾光片為紫外光接收帶通濾光片，通道光譜范圍覆蓋400nm-600nm。

所述第二路通道中的接收濾光片同時包含了兩個通帶，包括與通道一中相同的熒光接收帶通濾光片的熒光通帶和光譜范圍覆蓋850-1100nm的紅外通帶。

兩路通道中分別設有光電探測器，光電探測器將光信號轉換為電信號，并經過電流/電壓轉換、前置放大和信號解調。

所述光電探測器設為大面陣硅光電二極管。

寬光譜光源發出的光束經過帶通濾光片的濾光后發射出的光束包含兩個通帶，一個為覆蓋200-400nm光譜范圍的紫外寬光譜通帶，一個為通帶在850nm-1100nm范圍內的紅外通帶。

本發明的有益效果是采用紫外光誘導熒光方法，非接觸監測，不需要采集樣品進行化學反應，避免了二次污染，同時采用包含了紅外通道的雙通道接收信號，不僅使采集的熒光信號得到增強，而且能夠自適應距離的變化，具有環境適應性強、靈敏度高、結構簡單、成本低的優點。

附圖說明

圖1是本發明溢油監測方法的模塊結構示意圖。

圖2是本發明溢油監測方法的的流程圖。

具體實施方式

如圖1-2所示，本發明實施例所述一種熒光信號增強的距離自適應溢油監測方法所涉及的設備包括光源發射、熒光接收和信號處理電路三部分，具體為光源發射部分包括寬光譜光源、發射帶通濾光片和發射會聚鏡。

光源發射部分發出高頻調制的脈沖寬波段光束，光束投射到水面上，激發出的油熒光被雙通道光電探測器接收，信號處理電路部分有序地控制光源發射脈沖光、對探測信號進行解調和實時處理。