[發明專利]一種利用同步偏振及熒光的懸浮顆粒物通量測量裝置

有效

• 申請號: 202010137231.2
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111366510B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 廖然;馬輝;李嘉晉;鄧寒波
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

1.一種利用同步偏振及熒光的懸浮顆粒物通量測量裝置，其特征在于，包括光源、起偏器、照射光學系統、第一接收光學系統、第二接收光學系統、偏振成像系統、熒光相機和圖像處理端，其中，所述光源發出的光經過所述起偏器后產生入射偏振光，經過所述照射光學系統轉化為片光源，照射一液體截面內的多個懸浮顆粒物，所述第一接收光學系統和所述第二接收光學系統相對于所述片光源設置在對稱的兩個散射角度處，接收來自被照射的各懸浮顆粒物的散射光并分別傳送至所述偏振成像系統和所述熒光相機，使得每個懸浮顆粒物分別同時在所述偏振成像系統和所述熒光相機上形成偏振圖像中的像點和熒光圖像中的像點，空間上為一一對應關系，所述圖像處理端獲取所述偏振圖像和所述熒光圖像，實現水體截面內多個懸浮顆粒物通量的測量，其中利用每個懸浮顆粒物的偏振-熒光同步測量數據，結合偏振散射特性和激發熒光特性確定懸浮顆粒物的種類信息。

2.如權利要求1所述的懸浮顆粒物通量測量裝置，其特征在于，所述照射光學系統包括柱透鏡，通過所述柱透鏡使所述入射偏振光轉化為所述片光源照射至所述多個懸浮顆粒物。

3.如權利要求1或2所述的懸浮顆粒物通量測量裝置，其特征在于，所述第一接收光學系統和所述第二接收光學系統相對于所述片光源設置在對稱的兩個后向散射角度處。

4.如權利要求3所述的懸浮顆粒物通量測量裝置，其特征在于，所述兩個后向散射角度為正90°和負90°。

5.如權利要求1至4任一項所述的懸浮顆粒物通量測量裝置，其特征在于，所述第一接收光學系統包括第一接收透鏡，散射光通過所述第一接收透鏡后照射到所述偏振成像系統，所述第二接收光學系統包括第二接收透鏡和入射光波長的濾波片，通過所述第二接收透鏡的光信號由所述濾波片濾去散射光，使懸浮顆粒物所產生的激發熒光通過，照射到所述熒光相機。

6.如權利要求1至5任一項所述的懸浮顆粒物通量測量裝置，其特征在于，經過所述照射光學系統轉化得到的片光源形成一光強度均勻的探測截面，使得只有該探測截面內的懸浮顆粒物才能被探測到其散射信號。

7.如權利要求1至6任一項所述的懸浮顆粒物通量測量裝置，其特征在于，所述偏振成像系統包括偏振相機。

8.如權利要求1至7任一項所述的懸浮顆粒物通量測量裝置，其特征在于，通過控制所述光源的光功率、波長、脈沖或連續照明來調整偏振散射信號和激發熒光信號的信噪比。

9.如權利要求1至8任一項所述的懸浮顆粒物通量測量裝置，其特征在于，所述圖像處理端通過對不同偏振態的入射光下的懸浮顆粒物的偏振參數以及懸浮顆粒物的激發熒光光強和/或波長的解讀，實現不同顆粒的識別。

10.一種用于權利要求1至9任一項所述的懸浮顆粒物通量測量裝置的圖像采集模塊，其特征在于，包括光源、起偏器、照射光學系統、第一接收光學系統、第二接收光學系統、偏振成像系統和熒光相機，其中，所述光源發出的光經過所述起偏器后產生入射偏振光，經過所述照射光學系統轉化為片光源，照射一液體截面內的多個懸浮顆粒物，所述第一接收光學系統和所述第二接收光學系統相對于所述片光源設置在對稱的兩個散射角度處，接收來自被照射的各懸浮顆粒物的散射光并分別傳送至所述偏振成像系統和所述熒光相機，使得每個懸浮顆粒物分別同時在所述偏振成像系統和所述熒光相機上形成偏振圖像中的像點和熒光圖像中的像點，空間上為一一對應關系。