[發明專利]一種雙分叉X型光纖和其光譜采集監測系統

在審

• 申請號: 202010143862.5
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111238642A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 陳興海;劉春柳;劉業林;黃智輝;張宏宇
• 申請（專利權）人: 四川雙利合譜科技有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 彭思思

本發明公開了一種雙分叉X型光纖和其光譜采集監測系統，涉及高光譜成像技術領域，用于解決采集信息偏差大的問題以及光譜采集系統結構復雜、靈活性差的問題，本發明包括雙分叉X型光纖、對天空信號采集機構、對目標信號采集機構和兩個目的監測光譜儀，雙分叉X型光纖的兩個入射端光纖用于目標區域的輻射光照信息、參考輻射光照信息的采集，兩個出口端光纖連接至兩個目的監測光譜儀；本發明使用X型光纖確保不同的監測器能夠在同一時間內均等的獲取輸入的測目標區域的輻射光照信息與參考輻射光照信息，避免環境光的變化導致采集信息偏差的問題；大幅提升系統的集成度、采集效率和穩定可靠性，降低了系統的復雜性、片面性，靈活性強，適用性廣。

技術領域

本發明涉及高光譜成像技術領域，具體涉及一種雙分叉X型光纖及應用雙分叉X型光纖的目標、全天空及暗背景光譜采集監測系統，用于解決目標區域的輻射光照信息和參考輻射光照信息采集時間差較大、導致采集信息偏差大的問題以及光譜采集系統結構復雜、靈活性差等問題。

背景技術

光譜學是測量紫外、可見、近紅外和紅外波段光強度的技術。光譜測量已經被應用于眾多領域。以集中了光學、電子學、信息處理、計算機科學等領域的先進技術的高光譜成像是近二十年來發展起來的基于非常多窄波段的影像數據技術，其最突出的應用是在遙感探測領域，并在越來越多的民用領域有著更大的應用前景。將傳統的二維成像技術和光譜技術有機的結合在一起的一門新興技術。高光譜成像技術的定義是在多光譜成像的基礎上，在從紫外到近紅外(200-2500nm)的光譜范圍內，利用成像光譜儀，在光譜覆蓋范圍內的數十或數百條光譜波段對目標物體連續成像。在獲得物體空間特征成像的同時，也獲得了被測物體的光譜信息。

針對特定目標非成像方式的光譜獲取技術是較高光譜成像技術更早的一種手段，其測試精度高、技術集成度簡單等特點在眾多領域被應用和推廣。實際使用過程中大多數都是基于地面、實驗室、小塊區域監測等方向開展的。

現有的光譜獲取方案基本結構由推桿電機、傳送平臺(導軌)、固定平面反射鏡、移動平面光纖、余弦校正器、快門結構、控制主板、計算機等組成，余弦校正模塊采集太陽光輻射照度信息；推桿電機以及平行滑軌則是為了將光路進行切換，平面反射鏡固定在三角形的轉接塊上，轉接塊又與平行導軌進行連接固定，在電機的控制下平面反射鏡在導軌上平行移動；而系統的光信號收集是通過光纖來完成的，收集的光信號傳輸到光譜儀。平面反射鏡與對天端太陽光進入光纖時成45度角，除去平面反射鏡，其他部位全部設計為黑色，防止反光等影響。

這種結構采集信號時主要有兩路：一路是采集對天空時太陽光的輻射亮度信息(參考輻射光照信息及其暗背景信息)，推桿電機會將平面反射鏡移動到指定位置，使得余弦校正模塊采集的信號完整的進入到光纖光譜儀器里面，待采集完成后，對天端的快門結構快速的關閉，快速的采集完成對天端時的暗背景信號。而此時對地端的快門結構在快門控制電機的控制下，阻斷了對地端目標信號的進入。

另一路：對天端的太陽光信號及其暗背景信號采集完成后，推桿電機會帶動對天端的一側的反射鏡恢復到原位，光纖光譜儀不再接來至對天端的任何信號。系統控制快門結構移開光線入口視場，被測目標的反射信號進入到系統中，采集完成對地端待測目標的信號之后，系統發送指令，使得快門電機帶動快門結構完成對對地端光線繼續進入到系統中，以便完成暗背景信號的采集工作。通過指令控制完成4種信號需要采集。同時還不能有其他干擾信號被采集到。

這種光譜獲取方案具有一定的優點：其通過一根光纖來完成對天、對地兩端的4種信號的采集動作，光纖芯在光譜儀入射狹縫上的分布能夠很好的保持各信號以最優狀態被采集。但依然存在諸多不足：

1、對天端測試和對地端目標測試信號采集采用一根光纖分步順序進行，無法保證對天端測試和對地端目標測試在非常短的時間內完成，上行采集和下行采集時間差較大，存在環境光的變化導致采集信息產生偏差的問題；