[發明專利]遠程光譜分析設備及相關的遠程光譜分析方法

有效

• 申請號: 201810497659.0
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108931485B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 菲利浦·赫伯特;弗朗索瓦·勒邁特;謝維爾·奧爾立克;蒂伯·達爾緹佳龍古
• 申請（專利權）人: 國家宇宙研究中心;國家宇航研究所
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王小衡;胡彬

本發明涉及一種LIDAR型遠程光譜分析設備(10)及相關的遠程光譜分析方法，該遠程光譜分析設備包括用于生成發射信號的生成模塊(12)、用于向目標材料發送發射信號的發射模塊(14)、用于接收響應信號的接收模塊(15)以及用于對響應信號進行后處理以確定目標材料的成分的后處理模塊(16)。生成模塊(12)包括至少兩個激光源，每個激光源能夠生成預定波長的激光信號；能夠混合由不同激光源生成的激光信號的上行混頻器；以及第一調制器，該第一調制器能夠以第一調制頻率調制復合信號以形成發射信號。

技術領域

本發明涉及一種具有復合激光源的遠程光譜分析設備。

本發明進一步涉及一種由該設備實施的遠程光譜分析方法。

背景技術

現有技術中已經已知各種遠程光譜分析方法。申請FR 3,039,331中特別描述了這種光譜分析方法的一個示例。

這種光譜分析方法被稱為是“LIDAR”型光譜分析方法，這意味著它是通過下文中被稱為術語“LIDAR”的光學遠程探測和測量工具來執行的。術語“LIDAR”來自于表達“光探測和測距”。

特別地，該方法使得能夠通過向目標材料發射具有確定頻率的光波以及之后接收由該材料反射的光波來研究位于LIDAR一定距離處的目標材料的成分。

因此，通過將該反射光波與初始波或參考信號進行比較，例如可以確定該材料的吸收系數，這樣通常可確定該材料的精確成分。

光波是由LIDAR以通常由多條光線組成的頻率梳的形式發射的。這些光線是由一個或多個具有預定頻率的調制器使用本身已知的生成方法根據激光信號來生成的。特別地，基于所需的采樣精度來選擇該頻率。

該頻率梳的所有光線被同時發往目標材料，隨后由該材料反射并由LIDAR接收。通過與參考信號混合，所接收到的光線使得能夠獲得目標材料的干涉圖樣。然后，其傅里葉變換提供目標材料的光譜，即該材料的精確成分。

然后，每條發射的光線使得能夠通過LIDAR覆蓋預定的波長區域。

然而，對于某些目標材料，現有光譜分析設備的波長域相對受限，這使得不能對這些材料進行充分的研究。

發明內容

本發明旨在顯著地擴大遠程光譜儀可到達的波長區域，以便能夠更有效地分析所有目標材料。

為此，本發明涉及一種LIDAR類型的遠程光譜分析設備，所述遠程光譜分析設備包括用于生成發射信號的生成模塊；用于向目標材料發送所述發射信號的發射模塊；用于接收由所述目標材料反射的對應于所述發射信號的響應信號的接收模塊；用于對所述響應信號進行后處理以確定所述目標材料的成分的后處理模塊。

所述生成模塊包括至少兩個激光源，每個激光源能夠生成預定波長的激光信號，所述預定波長與該激光源或另一激光源的波長不同；上行混頻器，所述上行混頻器能夠混合由所述不同激光源生成的激光信號以形成復合信號；以及第一調制器，所述第一調制器能夠將復合信號調制到第一調制頻率(F₁)以形成所述發射信號。

根據本發明的其他有利方面，所述設備包括單獨或根據所有技術上可能的組合考慮的以下特征中的一個或多個：

所述后處理模塊包括主濾波器，所述主濾波器能夠從所接收到的響應信號中提取對應于所述不同預定波長的基本信號；

所述生成模塊進一步包括分離器，所述分離器用于對所述復合信號或所述發射信號進行分離以形成用于所述后處理模塊的參考信號；

所述后處理模塊進一步包括附加濾波器，所述附加濾波器能夠從所述參考信號中提取對應于所述不同預定波長的基本信號；

所述生成模塊進一步包括第二調制器，所述第二調制器能夠以不同于所述第一調制頻率的第二調制頻率調制所述復合信號；