[發明專利]一種水下光譜檢測的裝置與方法

有效

• 申請號: 202010517659.X
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111912831B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 鐘石磊;蔣莉莉;蘇和盛;隋明達;高一鳴;范延勝
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 賈景然

1.一種水下光譜檢測的方法，其特征在于：將脈沖激光器、光譜儀、控制電路板、聚焦透鏡組、二向色鏡、收集透鏡組、光纖、放置于密封艙中，構成水下激光誘導擊穿光譜模塊；由緩沖艙、進氣蠕動泵、噴射針頭、導流蠕動泵、導流針頭和導管組成微氣柱輔助模塊；微氣柱輔助模塊用于在水下制造出一小段穩定的柱狀氣流；工作時，在控制電路板的控制下，脈沖激光器發射出激光脈沖，被聚焦透鏡組聚焦后，透過密封艙窗口聚焦于密封艙窗口外側的水體中，進氣蠕動泵抽取緩沖艙內的氣體，經由噴射針頭噴出，導流蠕動泵一側連接緩沖艙，另一側連接導流針頭，導流蠕動泵和導流針頭吸收噴射出的全部氣體和部分液體，在激光焦點位置形成直徑微小、形狀穩定的圓柱形氣柱，激光在水體和微氣柱界面位置上擊穿形成等離子體，等離子體的輻射光譜由聚焦透鏡組所收集，經二向色鏡反射、收集透鏡組聚焦后進入光纖，由光譜儀分光得到光譜數據，再由控制電路板讀取，并將光譜數據傳輸至岸基計算機進行數據處理，最終實現水中元素成分的分析；導流針頭收集的氣體和水體經導管注入緩沖艙。

2.根據權利要求1所述的水下光譜檢測的方法，其特征在于：微氣柱輔助模塊中載氣可根據檢測目標的不同，在空氣、氦氣、氖氣、氬氣中選擇不同的氣體種類。

3.根據權利要求1所述的水下光譜檢測的方法，其特征在于：噴射針頭和導流針頭的孔徑、噴射針頭和導流針頭之間的距離、進氣蠕動泵和導流蠕動泵的流速參數根據檢測環境中壓力、溫度的變化進行選擇和調整。

4.根據權利要求1所述的水下光譜檢測的方法，其特征在于：緩沖艙在現場可實現的情況下省略，利用水面以上的空氣或氣瓶來提供載氣。

5.根據權利要求1所述的水下光譜檢測的方法，其特征在于：脈沖激光器所輸出的激光波長為1064nm，激光單脈沖能量在幾個毫焦到幾百個毫焦調節，脈沖的脈寬在飛秒量級到納秒量級中選擇。

6.根據權利要求1所述的水下光譜檢測的方法，其特征在于：根據探測目標的要求，光譜儀的工作光譜范圍在185nm到1000nm之間。

7.根據權利要求1所述的水下光譜檢測的方法，其特征在于：開啟檢測后，脈沖激光器會始終保持正常工作，控制電路板的時序控制模塊在接收觸發信號后，延時t1發射出激光脈沖，在時間間隔t2后打開光譜儀探測器的門控開關，探測器門寬為t3，之后關閉，獲得激光誘導擊穿光譜信號；時間間隔t2在200ns-1200ns之間設置。