CN101614829A - 机载激光荧光海上油污探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光荧光海上油污探测装置，其特征在于包括：激光器、望远镜和光谱仪；所述激光器光照射于探测物表面产生的各个发散角的发散光的区域同望远镜的视域保持能够相重叠，当激光器发出激光照射于探测物表面，同时望远镜接收受激后发射的荧光，并将放大后的荧光通过观测端经光谱仪的光接收端传到光谱仪内。该激光器用于发射一定波长的紫外光照射于探测物表面，探测物表面受激后发射的荧光通过望远镜放大被光谱仪接收，光谱仪接收荧光后分析光谱特征用于分析探测物类别；在飞机上安装移动窗口和滑轨型支架可以更加方便灵活的操作整个装置。本装置可全天候广泛用于海上溢油探测，利用荧光的特点，识别率高。

Description

机载激光荧光海上油污探测装置

技术领域

本发明涉及一种海上溢油探测的装置，尤其涉及一种机载激光荧光海上油污探测装置。

背景技术

对于海上溢油的监测目前通常使用的方法和手段是光学遥感和雷达技术，但是对于新发生溢油的海面，卫星和其他的机载技术很难探测到。

激光激发荧光选择性好、灵敏度高，具有很强的识别能力，近几年来在环境污染监测和检测中越来越受到重视，很多实验室都对其进行深入研究。其原理是当某种物质被一束激光激发后，该物质的分子吸收能量后从基态跃迁到某一激发态上，再以辐射跃迁的形式发出荧光回到基态，根据不同物质发出的荧光光谱分布的区别以及激光激发荧光的寿命不同对物质进行监测和检测。这样就可以通过测量油类的激光诱导荧光光谱，利用荧光谱的不同强度和形状来鉴别是否存在油类污染物以及油的种类，以及利用油膜的激光诱导荧光的时间特性来加以判别，测量其荧光寿命来实现对油膜的探测。所以一种能够利用激光诱导荧光技术对油类污染物进行检测和监测的装置急需被研制。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种有效利用激光荧光特点，并且安装和使用方便，可以根据不同条件进行短期和长期的业务运行的机载激光荧光海上油污探测装置。本发明采用的技术手段如下：

一种激光荧光海上油污探测装置，其特征在于包括：激光器、望远镜和光谱仪；

所述激光器，用于向探测物表面发射激光；

所述望远镜，用于接收探测物表面受激后发射的荧光；

所述光谱仪，用于接收通过望远镜放大的发射荧光，光谱仪接收荧光后，尤其内部的处理器进行光谱特征分析，以鉴别分析探测物的类别；

所述激光器光照射于探测物表面产生的各个发散角的发散光的区域同望远镜的视域保持能够相重叠，当激光器发出激光照射于探测物表面，同时望远镜接收受激后发射的荧光，并将放大后的荧光通过观测端经光谱仪的光接收端传到光谱仪内。

所述光谱仪上还设有显示单元用于显示探测物的类别。

所述光谱仪通过数据线将鉴别分析探测物的类别信号经信号处理器处理后，交于计算机进行显示。

所述激光器、望远镜和光谱仪进行整体布置；将激光器和望远镜垂直设置，在激光器的正下方以倾斜45°放置半透半反镜，并且其下反射面对应望远镜；所述半透半反镜上设有透光孔能够使激光器发出的激光透过，同时其它部分能够将探测物表面受激后发射的荧光反射到望远镜取景端；所述光谱仪设置在望远镜的观测端的后部。

所述激光器、望远镜和光谱仪固定在滑轨型支架上；所述滑轨型支架对应的滑轨固定在运载体上。

所述望远镜采用卡塞格林望远镜；光谱仪采用光纤光谱仪，其前部接收端包括：反光镜、光谱滤波器和光电倍增管。

本发明提供的是一种主动(激光器本身提供光源)遥感器，可以进行全天候、全气象遥感监测。由于水生植物与溢油的激光诱发的荧光光谱具有明显的不同，它可以确定的区分水生植物与溢油，这个特点是唯一的，其它遥感技术都不具备。同时它还可以利用激光诱发的荧光光谱不同辨别出油的种类，这一特点也是唯一的。本装置不拘泥于海面上的溢油探测，同时它还能确定地探测到海滩、海冰上溢油。具有可全天候广泛用于海上溢油探测，利用荧光的特点，识别率高。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的海上探测油污示意图。

具体实施方式

实施例1：如图2所示的激光荧光海上油污探测装置，包括用于向探测物表面发射激光的激光器6，用于接收探测物表面受激后发射的荧光望远镜7，和用于接收通过望远镜7放大的发射荧光，光谱仪接收荧光后，尤其内部的处理器804进行光谱特征分析，以鉴别分析探测物的类别光谱仪8；所述望远镜7采用卡塞格林望远镜Cassegrain telescope；所述激光器6为固体激光器，由于发射一定波长的紫外光；所述光谱仪8采用光纤光谱仪，其前部接收端包括：反光镜801、光谱滤波器802和光电倍增管803，此光谱仪可以为智能光谱仪，通过其内部设有的处理器804对望远镜7传回的发射荧光进行鉴别分析，并可通过光谱仪8上设有显示单元805用于显示探测物的类别，还可光谱仪8上还设有显示单元805用于显示探测物的类别。

使用时激光器6光照射于探测物表面产生的各个发散角的发散光的区域同望远镜7的视域保持能够相重叠，当激光器6发出激光照射于探测物表面，同时望远镜7接收受激后发射的荧光，并将放大后的荧光通过观测端经光谱仪8的光接收端传到光谱仪8内进行探测物的类别的鉴定。

实施例2：如图1所示，该激光荧光海上油污探测装置同实施例1的原理和主要装置相同，不同的在于激光器6、望远镜7和光谱仪8进行整体布置；将激光器6和望远镜7垂直设置，在激光器6的正下方以倾斜45°放置半透半反镜5，并且其下反射面对应望远镜7；所述半透半反镜5上设有透光孔能够使激光器6发出的激光透过，而散射回来的荧光按其光路被反射到望远镜7取景端；所述光谱仪8设置在望远镜7的观测端的后部。另外，激光器6、望远镜7和光谱仪8固定在滑轨型支架4上；所述滑轨型支架4对应的滑轨固定在运载体上(本实施例为飞机将滑轨固定在飞机上)，滑轨型支架4为滑轨型，可协载设备按任意轨迹移动；在飞机上设有移动窗门1，平时关闭，监测时打开，发射激光及激发激光可自由穿过。

下面结合图1和图2对本发明做进一步描述：

直升飞机于油膜上望远镜观测范围内，如短时间飞行，飞机升空后把飞机舱门打开，把仪器通过滑轨型支架4移动到舱门外面进行探测；如果为长时间的业务运行，则必须在飞机底部设有移动窗门1，而且要在起飞前将移动窗门1关闭，升空后打开移动窗门1，以避免飞机在地面起飞时尘土从底部窗口进入探测系统。

具体工作流程如下：待飞机稳定后将飞机底部窗口打开，打开激光器1，预热15分钟，一方面飞机向前飞行，一方面激光器6发射355nm脉冲激光，扫描油膜，激发荧光。飞行高度一般是80米至600米，飞行速度一般是270公里/小时。在300米飞行高度，扫描宽度为100米的2维平面。发射的荧光经半透半反镜5反射进入卡塞格林望远镜7汇聚后进入光谱仪8，经处理器804对望远镜7传回的发射荧光进行鉴别分析，并可通过光谱仪8上设有显示单元805用于显示探测物的类别。探测系统中激光发散角和光谱仪能够探测的视域应保持一致，以便获得最高的探测灵敏度如图2所示。利用荧光谱的不同强度和形状来以及荧光寿命来鉴别是否存在油类污染物以及油的种类。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种激光荧光海上油污探测装置，其特征在于包括：激光器(6)、望远镜(7)和光谱仪(8)；

所述激光器(6)，用于向探测物表面发射激光；

所述望远镜(7)，用于接收探测物表面受激后发射的荧光；

所述光谱仪(8)，用于接收通过望远镜(7)放大的发射荧光，光谱仪接收荧光后，尤其内部的处理器(804)进行光谱特征分析，以鉴别分析探测物的类别；

所述激光器(6)光照射于探测物表面产生的各个发散角的发散光的区域同望远镜(7)的视域保持能够相重叠，当激光器(6)发出激光照射于探测物表面，同时望远镜(7)接收受激后发射的荧光，并将放大后的荧光通过观测端经光谱仪(8)的光接收端传到光谱仪(8)内。

2、根据权利要求1所述的一种激光荧光海上油污探测装置，其特征在于所述光谱仪(8)上还设有显示单元(805)用于显示探测物的类别。

3、根据权利要求1所述的一种激光荧光海上油污探测装置，其特征在于所述光谱仪(8)通过数据线将鉴别分析探测物的类别信号经信号处理器处理后，交于计算机进行显示。

4、根据权利要求1所述的一种激光荧光海上油污探测装置，其特征在于所述激光器(6)、望远镜(7)和光谱仪(8)进行整体布置；将激光器(6)和望远镜(7)垂直设置，在激光器(6)的正下方以倾斜45°放置半透半反镜(5)，并且其下反射面对应望远镜(7)；所述半透半反镜(5)上设有透光孔能够使激光器(6)发出的激光透过，同时其它部分能够将探测物表面受激后发射的荧光反射到望远镜(7)取景端；所述光谱仪(8)设置在望远镜(7)的观测端的后部。

5、根据权利要求4所述的一种激光荧光海上油污探测装置，其特征在于所述激光器(6)、望远镜(7)和光谱仪(8)固定在滑轨型支架(4)上；所述滑轨型支架(4)对应的滑轨固定在运载体上。

6、根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种激光荧光海上油污探测装置，其特征在于所述望远镜(7)采用卡塞格林望远镜；光谱仪(8)采用光纤光谱仪，其前部接收端包括：反光镜(801)、光谱滤波器(802)和光电倍增管(803)。

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