CN204330597U - 一种基于激光激发荧光技术的溢油监测系统 - Google Patents
一种基于激光激发荧光技术的溢油监测系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于激光激发荧光技术的溢油监测系统，包括激光发射装置、激光荧光接收转换装置、信号采集装置、跨导型峰值保持电路和控制装置，激光荧光接收转换装置接收油类受激发射的荧光信号，并将荧光信号转化为电信号；跨导型峰值保持电路将所得到的脉冲电信号的峰值记录并保持一段时间，并传给控制装置；控制装置将脉冲电信号的大小与荧光光谱数据库中的数据进行对比，从而反映出溢油的品种。本实用新型采用跨导型峰值保持电路，使整个电路的通频带较高，且稳定性好，能够保证获得有效的荧光信号，确定是否发生溢油，保证获得的脉冲电信号的峰值大小的准确性，为溢油事故中针对不同油种的处理提供有效信息。
Description
技术领域
本实用新型属于海洋环境检测技术领域，特别涉及一种基于激光激发荧光技术的溢油监测系统。
背景技术
激光诱导荧光是一种可视化、非接触的激光测量方法。在溢油检测中，油类物质由于其荧光基团的性质，在紫外光的照射下油类物质吸收掉光能并激发内部电子，从而激发出荧光现象，并且由于其独特的荧光特性可以作为区分依据，可成功被探测。其中荧光信号的高效、准确的采集与处理是溢油检测技术中重要环节。
目前对于荧光信号采集的探测器主要有：电荷耦合元件(CCD)探测器、光电二极管阵列、光电倍增管等。通过性能比较，光电倍增管是性能最适合用于溢油检测中荧光信号的采集。光电倍增管作为荧光探测器，会将激发出的荧光信号转化为电信号输出，输出电信号为近似脉冲信号并传输给单片机进行后续处理，脉冲信号的峰值反映出溢油的相关信息。而在信息采集过程中，激发出的荧光会受到光源、设备、环境等因素的影响，造成信号的峰值时间发生抖动。所以整个信息的采集部分的难点就是如何在荧光光谱达到峰值时准确采集到峰值的大小。为了准确的提供溢油监测信息，对荧光信号的峰值进行合理、准确的采集就显得十分重要。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的是要提供一种基于激光激发荧光技术的溢油监测系统，尽可能消除对激发荧光的峰值时间造成影响的因素，保证信号的有效性和准确性，为溢油监测提供准确依据。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种基于激光激发荧光技术的溢油监测系统，包括激光发射装置、激光荧光接收转换装置、信号采集装置、跨导型峰值保持电路和控制装置，所述的激光发射装置包括激光器、激光电源和冷却装置，所述的激光荧光接收转换装置 包括滤光器和光电倍增管，所述的控制装置安装有数据分析处理系统，所述的激光荧光接收转换装置与信号采集装置连接，所述的信号采集装置与跨导型峰值保持电路连接，所述的跨导型峰值保持电路与控制装置连接，所述的控制装置与激光发射装置连接，所述的控制装置包括计算机和服务器；
所述的激光发射装置向发生溢油事故的地点发射能量集中的特定波长的激光，所述的特定波长的激光包括红外光或紫外光；
所述的激光荧光接收转换装置接收油类受激发射的荧光信号，并将荧光信号转化为电信号；
所述的信号采集装置将所得的电信号进行滤波和预处理，得到滤去杂波的脉冲电信号；
所述的跨导型峰值保持电路将所得到的脉冲电信号的峰值记录并保持一段时间，并传给控制装置；
所述的控制装置，由数据分析处理系统对所得的脉冲电信号进行分析处理，将脉冲电信号的大小与荧光光谱数据库中的数据进行对比，从而反映出溢油的品种。
本实用新型的工作方法，包括如下步骤：
A、预先建立不同油种所激发的荧光光谱数据库
油类的化学组成相似，但不同油类的分子结构有很大区别，所产生的荧光光谱峰值也会有很大差别，得到的电压峰值大小也不同。通过前期实验获得不同油种对应的峰值电压，在控制装置中建立不同油种所激发的荧光光谱数据库。
B、进行峰值保持
激光发射装置向溢油地点发射紫外激光，通过激光与油类物质的相互作用，激发出荧光现象。激发出的荧光信号经激光荧光接收转换装置传输到信号采集装置，信号采集装置将荧光信号转换成脉冲电信号并传输给跨导型峰值保持电路，跨导型峰值保持电路将脉冲电信号的峰值大小进行保持，从而保证有足够的时间供控制装置对脉冲电信号进行分析处理。
C、放大信号并传送给控制装置
跨导型峰值保持电路中的跨导放大器对输入电压和输出电压的压差进行放大，并输出电流信号，输出的电流通过二极管对电容充电，由于电容的放电具有延迟性，从而达到对荧光信号峰值保持，并将脉冲电信号峰值准确的传给控 制装置；
D、分辨溢油的油类品种
控制装置中的数据分析处理系统将通过跨导型峰值保持电路测得的峰值电压与数据库中的数据进行匹配，准确地分辨出溢油的油类品种。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型跨导性峰值保持电路使用的跨导放大器的输出阻抗极大，使整个电路的通频带较高，且稳定性好，适于处理快速信号，能够保证获得有效的荧光信号，确定是否发生溢油。另外，跨导型峰值保持电路中反馈回路引起的过充电压很小，保证获得的脉冲电信号的峰值大小的准确性。
2、本实用新型建立不同油类激发的荧光光谱数据库，通过所得的电压峰值实现对油类品种的准确鉴别，为溢油事故中针对不同油种的处理提供有效信息。
附图说明
本实用新型共有附图2张，其中：
图1是激光荧光溢油监测系统的组成框图。
图2是集成芯片OPA615组成的跨导型峰值保持电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。如图1所示，本实用新型包括向溢油地点发射激光的激光发射装置、用于接收油类受激发所产生的荧光信号并转化为电信号的激光荧光接收转换装置、将荧光信号进行滤波和与处理的信号采集装置、对脉冲电信号的峰值进行记录和保持的跨导型峰值保持电路、用于分析处理和对比显示等功能的控制装置。
如图2所示，本实用新型的跨导型峰值保持电路采用集成芯片OPA615设计，其中OPA615内部由一个带宽为730MHz的采样比较器和一个带宽为710MHz的运算跨导放大器(OTA)组成，保持命令响应时间为2.5ns，芯片的传输延时1.9ns，时间性能十分优异。电路中Signal in为脉冲信号输入端，信号输入OPA615的Emitter管脚，当脉冲信号进入后，BASE管脚经电阻R15(充电限流电阻)对电容C31充电，从而对峰值电压进行保持，Vout9_2端输出电压峰值信号。OPA615内部自带电压跟随器，将输出峰值电压信号经R13反馈给信号输入端提供参考。
Claims (1)
1.一种基于激光激发荧光技术的溢油监测系统，其特征在于：包括激光发射装置、激光荧光接收转换装置、信号采集装置、跨导型峰值保持电路和控制装置，所述的激光发射装置包括激光器、激光电源和冷却装置，所述的激光荧光接收转换装置包括滤光器和光电倍增管，所述的控制装置安装有数据分析处理系统，所述的激光荧光接收转换装置与信号采集装置连接，所述的信号采集装置与跨导型峰值保持电路连接，所述的跨导型峰值保持电路与控制装置连接，所述的控制装置与激光发射装置连接，所述的控制装置包括计算机和服务器；
所述的激光发射装置向发生溢油事故的地点发射能量集中的特定波长的激光，所述的特定波长的激光包括红外光或紫外光；
所述的激光荧光接收转换装置接收油类受激发射的荧光信号，并将荧光信号转化为电信号；
所述的信号采集装置将所得的电信号进行滤波和预处理，得到滤去杂波的脉冲电信号；
所述的跨导型峰值保持电路将所得到的脉冲电信号的峰值记录并保持一段时间，并传给控制装置；
所述的控制装置，由数据分析处理系统对所得的脉冲电信号进行分析处理，将脉冲电信号的大小与荧光光谱数据库中的数据进行对比，从而反映出溢油的品种。
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| CN201520007797.8U CN204330597U (zh) | 2015-01-06 | 2015-01-06 | 一种基于激光激发荧光技术的溢油监测系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104502321A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-08 | 李颖 | 一种基于激光激发荧光技术的溢油监测系统及其工作方法 |
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2015
- 2015-01-06 CN CN201520007797.8U patent/CN204330597U/zh active Active
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