CN112782143A - 水质监测系统以及水质监测激光器 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光器技术领域，公开了一种水质监测系统以及水质监测激光器，该系统包括激光发射模块、接收模块及信号处理模块，激光发射模块发射预设倍频波长激光至待测污水，以激发待测污水反馈后向散射光信号；接收模块接收后向散射光信号并发送至信号处理模块；信号处理模块对后向散射光信号进行信号处理，得到目标数字信号，对目标数字信号进行数字信号处理，得到水体污染信息，并将水体污染信息反馈至上位机。本发明中接收模块能接收待测污水的水体表面受激发射的荧光信号即后向散射光信号，后向散射光信号经信号处理后得到的水体污染信息与水体受污染程度有良好的相关性，减少户外环境下背景光的影响，提高水质监测系统的测量精确度。

Description

水质监测系统以及水质监测激光器

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种水质监测系统以及水质监测激光器。

背景技术

水环境是自然环境中对人类影响最大的系统，对其进行监测和保护具有极其重大的意义。而对于一些污染源较多的园区区域，更需要精准度高的水质监测系统，以提高水环境治理的效率。

目前，现有技术一般是通过在污染源较多的园区区域内部安装水质监测仪器，对工业园区排放的污水水质实时监测，将监测后的结果进行分析后进行污水处理，但是上述水质检测仪器其功能比较单一准确性差，不能满足污水监测需求。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种水质监测系统以及水质监测激光器，旨在解决现有水质检测仪器其功能比较单一准确性差，不能满足污水监测需求的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种水质监测系统，所述水质监测系统包括激光发射模块、接收模块以及信号处理模块，所述接收模块的输出端与所述信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端与上位机连接；其中，

所述激光发射模块，用于发射预设倍频波长激光至待测污水，以激发所述待测污水反馈后向散射光信号；

所述接收模块，用于接收所述待测污水反馈的后向散射光信号，并将所述后向散射光信号发送至所述信号处理模块；

所述信号处理模块，用于对所述后向散射光信号进行信号处理，得到目标数字信号，对所述目标数字信号进行数字信号处理，得到水体污染信息，并将所述水体污染信息反馈至所述上位机。

可选地，所述信号处理模块包括依次连接的滤光电路、光电转换电路以及处理电路；其中，

所述滤光电路，用于对所述后向散射光信号进行滤光，得到光强信号，并将所述光强信号发送至所述光电转换电路；

所述光电转换电路，用于对所述光强信号进行信号转换，得到电信号，并将所述电信号发送至所述处理电路；

所述处理电路，用于对所述电信号进行信号处理，得到目标数字信号，对所述目标数字信号进行数字信号处理，得到水体污染信息，并将所述水体污染信息反馈至上位机。

可选地，所述滤光电路包括滤光片轮、电机控制电路以及步进电机，所述滤光片轮由若干滤光片组成，所述滤光片为不同波长的窄带干涉滤光片，所述滤光片安装在圆形转盘上组成滤光片轮；其中，

所述电机控制电路，用于在接收到所述后向散射光信号时，发送电机控制信号至步进电机，以使所述步进电机基于所述电机控制信号带动所述滤光片轮转动；

所述滤光片轮，用于在转动时对所述后向散射光信号进行滤光得到光强信号，并将所述光强信号发送至所述光电转换电路。

可选地，所述光电转换电路包括电荷耦合器件、光电倍增管或光电二极管。

可选地，所述处理电路包括依次连接的信号调理单元以及单片机；其中，

所述信号调理单元，用于对所述电信号进行信号调理，得到目标数字信号，并将所述目标数字信号发送至所述单片机；

所述单片机，用于对所述目标数字信号进行数字信号处理，得到所述待测污水在荧光特征峰处的归一化荧光强度，根据所述归一化荧光强度确定水体污染信息，并将所述水体污染信息反馈至上位机。

可选地，所述水质监测系统还包括激光驱动模块，所述激光驱动模块分别与所述激光发射模块和所述单片机连接；其中，

所述单片机，还用于发送激光驱动控制信号至所述激光驱动模块；

所述激光驱动模块，用于接收所述激光驱动控制信号，并根据所述激光驱动控制信号分别生成锯齿波信号和正弦波信号；

所述激光驱动模块，还用于根据所述锯齿波信号与所述正弦波信号叠加生成激光驱动信号，并将所述激光驱动信号发送至所述激光发射模块，以使所述激光发射模块基于所述激光驱动信号发射预设倍频波长激光至待测污水。

可选地，所述激光驱动模块包括：信号发生器、模数转换器以及驱动芯片，所述信号发生器的输入端和所述模数转换器的输入端分别与所述单片机的输出端连接，所述信号发生器的输出端和所述模数转换器的输出端与所述驱动芯片的输入端连接，所述驱动芯片的输出端与所述激光发射模块的驱动控制端连接，其中，

所述模数转换器，用于接收所述激光驱动控制信号，并根据所述激光驱动控制信号生成锯齿波信号；

所述信号发生器，用于接收所述激光驱动控制信号，并根据所述激光驱动控制信号生成正弦波信号；

所述驱动芯片，用于接收所述锯齿波信号与所述正弦波信号叠加得到的叠加信号，根据所述叠加信号生成激光驱动信号，并将所述激光驱动信号发送至所述激光发射模块。

可选地，所述接收模块包括卡塞格林望远镜模块。

可选地，所述激光发射模块包括分布反馈激光模块。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种水质监测激光器，所述水质监测激光器包括如上文所述的水质监测系统。

本发明提出了一种水质监测系统，所述水质监测系统包括激光发射模块、接收模块以及信号处理模块，所述接收模块的输出端与所述信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端与上位机连接；其中，所述激光发射模块，用于发射预设倍频波长激光至待测污水，以激发所述待测污水反馈后向散射光信号；所述接收模块，用于接收所述待测污水反馈的后向散射光信号，并将所述后向散射光信号发送至所述信号处理模块；所述信号处理模块，用于对所述后向散射光信号进行信号处理，得到目标数字信号，对所述目标数字信号进行数字信号处理，得到水体污染信息，并将所述水体污染信息反馈至所述上位机。本发明中，发射预设倍频波长激光至待测污水，接收模块能接收待测污水的水体表面受激发射的荧光信号即后向散射光信号，探测到的后向散射光信号经信号处理后得到的水体污染信息与水体受污染程度有良好的相关性，有效减少了户外环境下背景光的影响，提高了水质监测系统的测量精确度，解决了现有水质检测仪器其功能比较单一准确性差，不能满足污水监测需求的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明水质监测系统一实施例的功能模块图；

图2为本发明水质监测系统一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	激光发射模块	S	步进电机
200	接收模块	3031	信号调理单元
				300	信号处理模块	U1	单片机
301	滤光电路	400	激光驱动模块
				302	光电转换电路	DDS	信号发生器
303	处理电路	DA	模数转换器
				LC	滤光片轮	U2	驱动芯片
3011	电机控制电路	DFB	分布反馈激光模块

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种水质监测系统。

参照图1，在本发明实施例中，所述水质监测系统包括激光发射模块100、接收模块200以及信号处理模块300，所述接收模块200的输出端与所述信号处理模块300的输入端连接，所述信号处理模块300的输出端与上位机连接；其中，

所述激光发射模块100，用于发射预设倍频波长激光至待测污水，以激发所述待测污水反馈后向散射光信号。本实施例中，向待测污水发射一定能量的激光，待测污水被激发后发出包含水质污染状况的荧光光谱信号，通过对水面荧光后向散射的接收得到后向散射光信号，该后向散射光信号包含水质污染状况的荧光光谱信号，可以通过后向散射光信号可以实现水质的监测。本实施例中，所述激光发射模块100可以包括分布反馈激光模块，可以通过分布反馈激光模块发射三倍频355nm波长激光至待测污水激发水样，本实施例对此并不加以限制。

所述接收模块200，用于接收所述待测污水反馈的后向散射光信号，并将所述后向散射光信号发送至所述信号处理模块300。本实施例中，可以通过上位机控制激光发射模块100中激光器的开启，预燃，输出光脉冲，可以控制分布反馈激光模块发射三倍频355nm波长激光至待测污水激发水样，重复频率可以为10Hz，脉冲宽度可以为4ns。接收模块200可以包括卡塞格林望远镜模块，通过卡塞格林望远镜模块同轴接收水体的后向散射荧光信号，并将所述后向散射光信号发送至所述信号处理模块300。

所述信号处理模块300，用于对所述后向散射光信号进行信号处理，得到目标数字信号，对所述目标数字信号进行数字信号处理，得到水体污染信息，并将所述水体污染信息反馈至所述上位机。本实施例中，所述信号处理模块300可以包括依次连接的滤光电路、光电转换电路以及处理电路，滤光电路对后向散射光信号进行滤光，得到光强信号，并将光强信号发送至光电转换电路，光电转换电路对光强信号进行信号转换，得到电信号，并将所述电信号发送至所述处理电路，处理电路对电信号进行信号处理，得到目标数字信号，对目标数字信号进行数字信号处理，得到水体污染信息，并将水体污染信息反馈至上位机。信号处理模块300中的探测器可选光电转换电路有电荷耦合器件、光电倍增管或光电二极管，本实施例以光电倍增管进行说明，控制分布反馈激光模块发射三倍频355nm波长激光至待测污水激发水样，重复频率可以为10Hz，脉冲宽度可以为4ns，即采用单次脉冲触发，本实施例采用光电倍增管高速双脉冲门控与单次脉冲触发数据采样相结合，接收模块能接收待测污水的水体表面受激发射的荧光信号即后向散射光信号，探测到的后向散射光信号经信号处理后得到的水体污染信息与水体受污染程度有良好的相关性，有效减少了户外环境下背景光的影响，提高了水质监测系统的测量精确度。

本实施例提出一种水质监测系统，所述水质监测系统包括激光发射模块100、接收模块200以及信号处理模块300，所述接收模块200的输出端与所述信号处理模块300的输入端连接，所述信号处理模块300的输出端与上位机连接；其中，所述激光发射模块100，用于发射预设倍频波长激光至待测污水，以激发所述待测污水反馈后向散射光信号；所述接收模块200，用于接收所述待测污水反馈的后向散射光信号，并将所述后向散射光信号发送至所述信号处理模块300；所述信号处理模块300，用于对所述后向散射光信号进行信号处理，得到目标数字信号，对所述目标数字信号进行数字信号处理，得到水体污染信息，并将所述水体污染信息反馈至所述上位机。本实施例中，发射预设倍频波长激光至待测污水，接收模块能接收待测污水的水体表面受激发射的荧光信号即后向散射光信号，探测到的后向散射光信号经信号处理后得到的水体污染信息与水体受污染程度有良好的相关性，有效减少了户外环境下背景光的影响，提高了水质监测系统的测量精确度，解决了现有水质检测仪器其功能比较单一准确性差，不能满足污水监测需求的技术问题。

进一步地，参照图2，所述信号处理模块300包括依次连接的滤光电路301、光电转换电路302以及处理电路303；其中，

所述滤光电路301，用于对所述后向散射光信号进行滤光，得到光强信号，并将所述光强信号发送至所述光电转换电路302；

所述光电转换电路302，用于对所述光强信号进行信号转换，得到电信号，并将所述电信号发送至所述处理电路303；

所述处理电路303，用于对所述电信号进行信号处理，得到目标数字信号，对所述目标数字信号进行数字信号处理，得到水体污染信息，并将所述水体污染信息反馈至上位机。

需要说明的是，信号处理模块300中的探测器可选光电转换电路有电荷耦合器件、光电倍增管或光电二极管，本实施例以光电倍增管进行说明，滤光电路301可以包括滤光片轮LC、电机控制电路3011以及步进电机S，所述滤光片轮LC由若干滤光片组成，所述滤光片为不同波长的窄带干涉滤光片，所述滤光片安装在圆形转盘上组成滤光片轮LC，后向散射荧光信号，经滤光片轮LC滤光后送到光电倍增管转换为电信号，再通过处理电路303对所述电信号进行信号处理。

进一步地，继续参照图2，所述滤光电路301包括滤光片轮LC、电机控制电路3011以及步进电机S，所述滤光片轮LC由若干滤光片组成，所述滤光片为不同波长的窄带干涉滤光片，所述滤光片安装在圆形转盘上组成滤光片轮LC；其中，

所述电机控制电路3011，用于在接收到所述后向散射光信号时，发送电机控制信号至步进电机S，以使所述步进电机S基于所述电机控制信号带动所述滤光片轮LC转动；

所述滤光片轮LC，用于在转动时对所述后向散射光信号进行滤光得到光强信号，并将所述光强信号发送至所述光电转换电路302。

需要说明的是，滤光片轮LC是由几个不同波长的窄带干涉滤光片安装在圆形转盘上组成的，电机控制电路3011控制步进电机S带动滤光片轮LC的顺序转动，从而得到相应波长的光强信号送光电转换电路302中的光电倍增管转换。

进一步地，继续参照图2，所述光电转换电路302包括电荷耦合器件、光电倍增管或光电二极管。

需要说明的是，光电转换电路302中探测器可选的光电转换器件有电荷耦合器件，光电倍增管PMT，光电二极管等，其中，光电倍增管PMT和带像增强器的电荷耦合器件内部带有放大增益，能够较好地满足弱光信号的灵敏度探测需求。考虑到降低成本，本实施例中探测器可以选用光电倍增管。具体的光电转换电路器件本实施例对此并不加以限制。

具体地，光电倍增管PMT在使用中，通常处于关闭状态，需接收信号时通过正脉冲将光电倍增管PMT打开，接收荧光信号。对于同样幅度的光脉冲输人，无门控信号时，光电倍增管PMT输出只是有门控信号时的千分之一，避免了背景杂散光与日光的干扰，还可以减少光电倍增管PMT的前历效应，提高光电转换电路302中探测器的响应灵敏度。

进一步地，继续参照图2，所述处理电路303包括依次连接的信号调理单元3031以及单片机U1；其中，

所述信号调理单元3031，用于对所述电信号进行信号调理，得到目标数字信号，并将所述目标数字信号发送至所述单片机U1；

所述单片机U1，用于对所述目标数字信号进行数字信号处理，得到所述待测污水在荧光特征峰处的归一化荧光强度，根据所述归一化荧光强度确定水体污染信息，并将所述水体污染信息反馈至上位机。

需要说明的是，激光发射模块100可以包括分布反馈激光模块DFB。分布反馈激光模块DFB可以包括分布反馈激光器，单片机U1可以控制分布反馈激光器发射三倍频355nm波长激光至待测污水激发水样，重复频率可以为10Hz，脉冲宽度可以为4ns，即采用单次脉冲触发，接收模块可以包括卡塞格林望远镜系统，卡塞格林望远镜系统同轴接收待测污水的水体表面受激发射的后向散射荧光信号，窄带滤光片轮转动分两次循环采集405nm和450nm波长的光强，分别由光电倍增管PMT转换为电信号，再经信号调理单元3031送单片机U1进行数字信号处理，得到待测污水在荧光特征峰处的归一化荧光强度，根据归一化荧光强度确定水体污染信息。其中，单片机U1控制电机控制电路3011控制步进电机S带动滤光片轮LC分时采集405nm处拉曼散射信号和450nm处荧光特征峰值信号，分别由光电倍增管PMT增益调整转换为电信号，光电倍增管PMT增益调整为上位机和单片机U1控制对光电倍增管PMT高压实现自动调整。信号调理单元3031可以为前置放大等信号处理电路。

易于理解的是，单片机U1还可以采用其他方式确定水体污染信息，例如，单片机U1对目标数字信号进行去噪处理，提高目标数字信号的信噪比，去噪后的目标数字信号仍然存在水中悬浮物的散射干扰，表现为光谱基线平移或偏移。因此，需要对去噪后的目标数字信号进行散射校正处理，针对水质光谱信号的冗余、多重共线性等特征，对散射校正后的信号进行数据降维处理，以消除冗余信号，提取特征信息，根据特征信息确定水体污染信息，并将水体污染信息反馈至上位机。本实施例对单片机U1进行数字信号处理的具体方式并不加以限制。

进一步地，继续参照图2，所述水质监测系统还包括激光驱动模块400，所述激光驱动模块400分别与所述激光发射模块100和所述单片机U1连接；其中，

所述单片机U1，还用于发送激光驱动控制信号至所述激光驱动模块400；

所述激光驱动模块400，用于接收所述激光驱动控制信号，并根据所述激光驱动控制信号分别生成锯齿波信号和正弦波信号；

所述激光驱动模块400，还用于根据所述锯齿波信号与所述正弦波信号叠加生成激光驱动信号，并将所述激光驱动信号发送至所述激光发射模块100，以使所述激光发射模块100基于所述激光驱动信号发射预设倍频波长激光至待测污水。

需要说明的是，激光发射模块100中激光器输出功率的稳定性、波长扫描的精确性是影响水质监测系统性能的主要因素，为了提高激光器输出功率的稳定性和波长扫描的精确性，水质监测系统还可以包括激光驱动模块400，本实施例以分布反馈激光器进行说明，激光驱动模块400可以包括分布反馈激光模块DFB，分布反馈激光模块DFB可以包括分布反馈激光器，分布反馈激光器对工作条件要求苛刻，瞬态电流或电压尖峰等因素都很容易损坏激光器，造成性能的急剧恶化。电流、温度的起伏会引起光功率的变化，影响输出的准确度与稳定度。驱动电流的波动，不仅会引起激光器的激光强度噪声，还会造成输出波长光谱线的展宽。

易于理解的是，所述激光驱动模块400可以包括信号发生器DDS、模数转换器DA以及驱动芯片U2，模数转换器DA根据激光驱动控制信号生成锯齿波信号，信号发生器DDS根据激光驱动控制信号生成正弦波信号；驱动芯片U2叠加锯齿波信号与正弦波信号得到叠加信号，根据叠加信号生成激光驱动信号，并将激光驱动信号发送至分布反馈激光器。

进一步地，继续参照图2，所述激光驱动模块400包括：信号发生器DDS、模数转换器DA以及驱动芯片U2，所述信号发生器DDS的输入端和所述模数转换器DA的输入端分别与所述单片机U1的输出端连接，所述信号发生器DDS的输出端和所述模数转换器DA的输出端与所述驱动芯片U2的输入端连接，所述驱动芯片U2的输出端与所述激光发射模块100的驱动控制端连接，其中，

所述模数转换器DA，用于接收所述激光驱动控制信号，并根据所述激光驱动控制信号生成锯齿波信号；

所述信号发生器DDS，用于接收所述激光驱动控制信号，并根据所述激光驱动控制信号生成正弦波信号；

所述驱动芯片U2，用于接收所述锯齿波信号与所述正弦波信号叠加得到的叠加信号，根据所述叠加信号生成激光驱动信号，并将所述激光驱动信号发送至所述激光发射模块100。

需要说明的是，模数转换器DA根据激光驱动控制信号生成锯齿波信号，信号发生器DDS根据激光驱动控制信号生成正弦波信号；驱动芯片U2叠加锯齿波信号与正弦波信号得到叠加信号，根据叠加信号生成激光驱动信号，并将激光驱动信号发送至分布反馈激光器，本实施例中，驱动芯片U2可以采用半导体激光器专用驱动芯片MAX3669。MAX3669包括自动功率控制、高速调制驱动、偏置和调制电流控制，采取差分信号输入，提供偏置电流和调制电流。自动功率控制反馈回路使驱动芯片U2的平均光功率在整个温度范围和使用期内保持恒定，该半导体激光器专用驱动芯片还有错误监控输出指示端，当自动功率控制回路不能够维持平均输出光功率时做出相应的错误指示。驱动芯片U2还可以采用其他类型的激光器驱动芯片，本实施例对此并不加以限制。

易于理解的是，在开放光程水质监测系统中，为了获得稳定的激光功率输出，还要对驱动芯片U2的输入信号进行调制，这样才能在后续的处理电路303中利用二次检波技术准确地反演出水体污染信息，并将水体污染信息反馈至上位机。因此，信号发生器DDS和模数转换器DA构成激光驱动模块400中的信号调制部分，其中，调制是在原低频锯齿波的基础上通过叠加一个高频正弦波信号实现的，例如，信号发生器DDS可以采用AD9850产生相应的正弦波，AD9850采用DDS技术，具有速度快、性能好等优点。根据具体情况所要求的频率不同，需要外加相应的晶振。模数转换器DA产生的锯齿波与信号发生器DDS产生的正弦波的叠加信号构成驱动芯片U2的输入信号，驱动芯片U2根据叠加信号生成激光驱动信号，并将激光驱动信号发送至分布反馈激光器，能够稳定地驱动分布反馈激光器，产生良好的调制激光束，从而实现提高开放光程水质监测系统的精度。

进一步地，继续参照图2，所述接收模块200包括卡塞格林望远镜模块。

需要说明的是，所述接收模块200可以包括卡塞格林望远镜模块，卡塞格林望远镜模块用于收光，接收模块200还可以采用其他收光装置，本实施例对此并不加以限制，收光装置的作用是将光耦合到光纤中，通过光纤将光信息传送到信号处理模块300中。

进一步地，继续参照图2，所述激光发射模块100包括分布反馈激光模块DFB。

需要说明的是，所述激光发射模块100可以包括分布反馈激光模块DFB。分布反馈激光模块DFB可以包括分布反馈激光器，分布反馈激光器具有单色性好、相干性好、光束准直度高、体积小等优点，可以应用于开放光程监测中如水质监测，激光发射模块100还可以根据实际情况采用其他类型的激光器，本实施例对激光发射模块100中激光器的具体类型并不加以限制。

为实现上述目的，本发明还提出一种水质监测激光器，所述水质监测激光器包括如上所述的水质监测系统。该水质监测系统的具体结构参照上述实施例，由于本水质监测激光器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。

需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。

另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的水质监测系统，此处不再赘述。

此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器(Read Only Memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种水质监测系统，其特征在于，所述水质监测系统包括激光发射模块、接收模块以及信号处理模块，所述接收模块的输出端与所述信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端与上位机连接；其中，

所述激光发射模块，用于发射预设倍频波长激光至待测污水，以激发所述待测污水反馈后向散射光信号；

所述接收模块，用于接收所述待测污水反馈的后向散射光信号，并将所述后向散射光信号发送至所述信号处理模块；

所述信号处理模块，用于对所述后向散射光信号进行信号处理，得到目标数字信号，对所述目标数字信号进行数字信号处理，得到水体污染信息，并将所述水体污染信息反馈至所述上位机。

2.如权利要求1所述的水质监测系统，其特征在于，所述信号处理模块包括依次连接的滤光电路、光电转换电路以及处理电路；其中，

所述滤光电路，用于对所述后向散射光信号进行滤光，得到光强信号，并将所述光强信号发送至所述光电转换电路；

所述光电转换电路，用于对所述光强信号进行信号转换，得到电信号，并将所述电信号发送至所述处理电路；

所述处理电路，用于对所述电信号进行信号处理，得到目标数字信号，对所述目标数字信号进行数字信号处理，得到水体污染信息，并将所述水体污染信息反馈至上位机。

3.如权利要求2所述的水质监测系统，其特征在于，所述滤光电路包括滤光片轮、电机控制电路以及步进电机，所述滤光片轮由若干滤光片组成，所述滤光片为不同波长的窄带干涉滤光片，所述滤光片安装在圆形转盘上组成滤光片轮；其中，

所述电机控制电路，用于在接收到所述后向散射光信号时，发送电机控制信号至步进电机，以使所述步进电机基于所述电机控制信号带动所述滤光片轮转动；

所述滤光片轮，用于在转动时对所述后向散射光信号进行滤光得到光强信号，并将所述光强信号发送至所述光电转换电路。

4.如权利要求2所述的水质监测系统，其特征在于，所述光电转换电路包括电荷耦合器件、光电倍增管或光电二极管。

5.如权利要求2所述的水质监测系统，其特征在于，所述处理电路包括依次连接的信号调理单元以及单片机；其中，

所述信号调理单元，用于对所述电信号进行信号调理，得到目标数字信号，并将所述目标数字信号发送至所述单片机；

所述单片机，用于对所述目标数字信号进行数字信号处理，得到所述待测污水在荧光特征峰处的归一化荧光强度，根据所述归一化荧光强度确定水体污染信息，并将所述水体污染信息反馈至上位机。

6.如权利要求5所述的水质监测系统，其特征在于，所述水质监测系统还包括激光驱动模块，所述激光驱动模块分别与所述激光发射模块和所述单片机连接；其中，

所述单片机，还用于发送激光驱动控制信号至所述激光驱动模块；

所述激光驱动模块，用于接收所述激光驱动控制信号，并根据所述激光驱动控制信号分别生成锯齿波信号和正弦波信号；

所述激光驱动模块，还用于根据所述锯齿波信号与所述正弦波信号叠加生成激光驱动信号，并将所述激光驱动信号发送至所述激光发射模块，以使所述激光发射模块基于所述激光驱动信号发射预设倍频波长激光至待测污水。

7.如权利要求6中所述的水质监测系统，其特征在于，所述激光驱动模块包括：信号发生器、模数转换器以及驱动芯片，所述信号发生器的输入端和所述模数转换器的输入端分别与所述单片机的输出端连接，所述信号发生器的输出端和所述模数转换器的输出端与所述驱动芯片的输入端连接，所述驱动芯片的输出端与所述激光发射模块的驱动控制端连接，其中，

所述模数转换器，用于接收所述激光驱动控制信号，并根据所述激光驱动控制信号生成锯齿波信号；

所述信号发生器，用于接收所述激光驱动控制信号，并根据所述激光驱动控制信号生成正弦波信号；

所述驱动芯片，用于接收所述锯齿波信号与所述正弦波信号叠加得到的叠加信号，根据所述叠加信号生成激光驱动信号，并将所述激光驱动信号发送至所述激光发射模块。

8.如权利要求1至7中任一项所述的水质监测系统，其特征在于，所述接收模块包括卡塞格林望远镜模块。

9.如权利要求1至7中任一项所述的水质监测系统，其特征在于，所述激光发射模块包括分布反馈激光模块。

10.一种水质监测激光器，其特征在于，所述水质监测激光器包括如权利要求1～9中任一项所述的水质监测系统。

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