[發明專利]一種火災環境透煙霧探測方法、系統及其使用方法

有效

• 申請號: 201910796864.1
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110646809B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 錢森;袁海
• 申請（專利權）人: 廣州中國科學院先進技術研究所
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10;G01S17/89;G01S7/487;G01S7/481;G01S7/48
• 代理公司: 廣州容大知識產權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

1.一種火災環境透煙霧探測方法，其特征在于，包括：

產生連續紅外光束，并將所述連續紅外光束通過參考臂路徑進行成像，得到背景參考光分布圖像；

將所述連續紅外光束調制為周期性脈沖紅外光束；

將所述周期性脈沖紅外光束分束為參考脈沖光束和物探脈沖光束，所述參考脈沖光束用以經過參考臂路徑進行回收，所述物探脈沖光束用以射向被探測物以產生散射并經過物探臂路徑進行回收；

調節參考臂路徑與物探臂路徑的相對長度關系，使回收的物探脈沖光束與參考脈沖束在相干域產生全息干涉；

將產生全息干涉的物探脈沖光束和所述參考脈沖光束進行成像；

將所成圖像與所述背景參考光分布圖像相區分，以重構所述被探測物的形貌特征，具體為：

其中，norm為取模運算，i為虛數單位，λ為紅外波長，d為參考臂長度的二分之一，Δx為成像像素在x軸的大小，Δy為成像像素在y軸的大小，m為重構圖像橫軸第m個像素的編號，n為重構圖像縱軸第n個像素的編號，M為全息圖像橫軸像素總數，N為全息圖像縱軸像素總數，I_h(k,l)為每一幀全息圖像在橫軸編號為k，縱軸編號為l處的像素值，I_r(m,n)為重構圖像在橫軸編號為m，縱軸編號為n處的像素值。

2.根據權利要求1所述的火災環境透煙霧探測方法，其特征在于，所述調節參考臂路徑與物探臂路徑的相對長度關系，使回收的物探脈沖光束與參考脈沖束在相干域產生全息干涉的步驟，包括：

調節參考臂與物探臂的路徑長度相等，完成物探脈沖光束與參考脈沖光束在相干域的選通，從而使回收的物探脈沖光束與參考脈沖束產生全息干涉。

3.根據權利要求1或2所述的火災環境透煙霧探測方法，其特征在于，所述方法包括：對回收的物探脈沖光束與參考脈沖束在匯聚處同時進行分束，一束用以判斷物探脈沖光束是否與參考脈沖光束產生全息干涉，一束用以對物探脈沖光束和參考脈沖光束進行成像。

4.根據權利要求3所述的火災環境透煙霧探測方法，其特征在于，所述方法具體包括：當全息干涉時，探測到物探脈沖光束與參考脈沖光束輸出的疊加脈沖序列幅值；

在所述疊加脈沖序列對應的高電平時間段，對所述物探脈沖光束和參考脈沖光束進行成像，而在低電平時間段停止成像。

5.一種火災環境透煙霧探測系統，其特征在于，包括：紅外光產生裝置、調制裝置、第一分束器、參考臂光路器件、物探臂光路器件、探測裝置、成像裝置以及數據采集控制裝置；所述數據采集控制裝置分別與所述紅外光產生裝置、所述調制裝置、所述探測裝置、所述成像裝置電連接；

所述紅外光產生裝置，用于產生連續紅外光束，經所述第一分束器、所述參考臂光路器件，由所述成像裝置進行成像，得到背景參考光分布圖像；

所述調制裝置，用于在所述數據采集控制裝置的控制下將連續紅外光束調制為周期性脈沖紅外光束；

所述第一分束器，用于將周期性脈沖紅外光束分束為參考脈沖光束和物探脈沖光束，所述參考脈沖光束用以經過參考臂光路器件進行回收，所述物探脈沖光束用以射向被探測物產生散射并經過物探臂光路器件進行回收；

所述參考臂光路器件形成的參考臂路徑為可調節，或者所述物探臂光路器件形成的物探臂路徑為可調節，用于調節參考臂路徑與物探臂路徑的相對長度關系，使回收的物探脈沖光束與參考脈沖束在相干域產生全息干涉；

所述探測裝置，用于檢測所述物探脈沖光束是否與所述參考脈沖光束產生全息干涉；

所述成像裝置，用于對產生全息干涉的物探脈沖光束和參考脈沖光束進行成像；

所述數據采集控制裝置，還用于將所成圖像與所述背景參考光分布圖像相區分，以重構所述被探測物的形貌特征，具體為：

其中，norm為取模運算，i為虛數單位，λ為紅外波長，d為參考臂長度的二分之一，Δx為成像像素在x軸的大小，Δy為成像像素在y軸的大小，m為重構圖像橫軸第m個像素的編號，n為重構圖像縱軸第n個像素的編號，M為全息圖像橫軸像素總數，N為全息圖像縱軸像素總數，I_h(k,l)為每一幀全息圖像在橫軸編號為k，縱軸編號為l處的像素值，I_r(m,n)為重構圖像在橫軸編號為m，縱軸編號為n處的像素值。