[發明專利]多波長分時激發水中熒光物質的遙感探測裝置及探測方法

在審

• 申請號: 201711267243.1
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN107831155A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 孫蘭君;張延超;田兆碩;付石友;王玲
• 申請（專利權）人: 威海職業學院;哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 威海科星專利事務所37202
• 代理人: 于濤

1.一種多波長分時激發水中熒光物質的遙感探測裝置，其特征在于：包括數據處理系統，所述數據處理系統與激光器控制器相連接，所述激光器控制器還與多波長激光發射系統相連接，所述多波長激光發射系統發射不同波長的激光至海面上的目標，海水中的熒光物質受激輻射熒光，所述遙感探測裝置還包括用于接收熒光的望遠鏡、用于將望遠鏡傳過來的光信號色散為波長依次排列的光信號的分光系統，以及對分光系統形成的光信號進行采集的ICCD相機，所述ICCD相機與所述數據處理系統相連接。

2.根據權利要求1所述的多波長分時激發水中熒光物質的遙感探測裝置，其特征在于：所述多波長激光發射系統包括多個半導體激光器。

3.根據權利要求2所述的多波長分時激發水中熒光物質的遙感探測裝置，其特征在于：所述多波長激光發射系統還包括多片鍍膜反射鏡。

4.一種基于權利要求2所述的多波長分時激發水中熒光物質的遙感探測裝置的探測方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟1、由所述數據處理系統產生脈沖寬度為τ₁的第一激光驅動信號驅動第一半導體激光器，使得第一半導體激光器發射第一波長的激光照射海水；

步驟2、激光束在大氣中傳播后到達待測海水目標，海水中的熒光物質受激輻射熒光；

步驟3、通過望遠鏡接收包含背景的干擾光和海水中的熒光物質受激輻射的熒光；

步驟4、通過所述分光系統將望遠鏡接收的光信號色散為不同波長單色光；

步驟5、由數據處理系統控制產生門寬為τ₁的ICCD相機選通信號，開啟ICCD相機采集上述色散后的光信號，以獲得第一幀數據；

步驟6、重復A次步驟1-5，其中A為自然數，以得到A幀數據；其中在每次重復步驟1-5的過程中，改變所述數據處理系統產生的激光驅動信號的脈沖寬度為τ_a(其中a≥2，a為整數)，以驅動相應的半導體激光器，使得相應的半導體激光器發射出相應波長的激光照射海水；由數據處理系統控制產生ICCD相機選通信號的門寬為τ_a，以開啟ICCD相機采集相應的色散后的光信號；

步驟7、在下一個激光周期到來之前，通過所述數據處理系統再次開啟ICCD相機采集(A+1)次，并且由數據處理系統控制產生ICCD相機選通信號的門寬依次為τ₁、τ₂、……、τ(_A+1)；

步驟8、在一個激光周期τ內，ICCD相機共獲取2(A+1)幀數據，將各波長所對應的包含背景與信號的光譜數據E_S與只包含背景的光譜數據E_b相減，以得到各波長所對應的扣除背景后的光譜數據；所述扣除背景后的光譜數據E為如下m行n列的矩陣形式：

其中E_m，_n表示ICCD相機的第m行，第n列所獲得的光強度；

步驟9、將各波長所對應的扣除背景后的光譜數據E進行縱向數據累加得到光譜數據I；疊加后光譜數據I為1行n列，表達式如下：I＝[I₁ I₂ … I_n]，其中I_n表達式如下：

步驟10、將q個激光周期內的光譜數據I疊加得到光譜曲線F，其中q為正整數；光譜曲線F的表達式如下：F＝[F₁ F₂ … F_n]，其中F_n表達式如下：

步驟11、實時顯示各波長所對應的光譜曲線。

5.根據權利要求4所述的多波長分時激發水中熒光物質的遙感探測裝置的探測方法，其特征在于：在所述步驟5中，ICCD相機可根據目標距離延時選通。