一種基于激光激發(fā)熒光技術(shù)的溢油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于海洋環(huán)境檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于激光激發(fā)熒光技術(shù)的溢油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光誘導(dǎo)熒光是一種可視化、非接觸的激光測(cè)量方法。在溢油檢測(cè)中，油類物質(zhì)由于其熒光基團(tuán)的性質(zhì)，在紫外光的照射下油類物質(zhì)吸收掉光能并激發(fā)內(nèi)部電子，從而激發(fā)出熒光現(xiàn)象，并且由于其獨(dú)特的熒光特性可以作為區(qū)分依據(jù)，可成功被探測(cè)。其中熒光信號(hào)的高效、準(zhǔn)確的采集與處理是溢油檢測(cè)技術(shù)中重要環(huán)節(jié)。
[0003]目前對(duì)于熒光信號(hào)采集的探測(cè)器主要有:電荷耦合元件(CCD)探測(cè)器、光電二極管陣列、光電倍增管等。通過性能比較，光電倍增管是性能最適合用于溢油檢測(cè)中熒光信號(hào)的采集。光電倍增管作為熒光探測(cè)器，會(huì)將激發(fā)出的熒光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出，輸出電信號(hào)為近似脈沖信號(hào)并傳輸給單片機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理，脈沖信號(hào)的峰值反映出溢油的相關(guān)信息。而在信息采集過程中，激發(fā)出的熒光會(huì)受到光源、設(shè)備、環(huán)境等因素的影響，造成信號(hào)的峰值時(shí)間發(fā)生抖動(dòng)。所以整個(gè)信息的采集部分的難點(diǎn)就是如何在熒光光譜達(dá)到峰值時(shí)準(zhǔn)確采集到峰值的大小。為了準(zhǔn)確的提供溢油監(jiān)測(cè)信息，對(duì)熒光信號(hào)的峰值進(jìn)行合理、準(zhǔn)確的采集就顯得十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型目的是要提供一種基于激光激發(fā)熒光技術(shù)的溢油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，盡可能消除對(duì)激發(fā)熒光的峰值時(shí)間造成影響的因素，保證信號(hào)的有效性和準(zhǔn)確性，為溢油監(jiān)測(cè)提供準(zhǔn)確依據(jù)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]一種基于激光激發(fā)熒光技術(shù)的溢油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括激光發(fā)射裝置、激光熒光接收轉(zhuǎn)換裝置、信號(hào)采集裝置、跨導(dǎo)型峰值保持電路和控制裝置，所述的激光發(fā)射裝置包括激光器、激光電源和冷卻裝置，所述的激光熒光接收轉(zhuǎn)換裝置包括濾光器和光電倍增管，所述的控制裝置安裝有數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，所述的激光熒光接收轉(zhuǎn)換裝置與信號(hào)采集裝置連接，所述的信號(hào)采集裝置與跨導(dǎo)型峰值保持電路連接，所述的跨導(dǎo)型峰值保持電路與控制裝置連接，所述的控制裝置與激光發(fā)射裝置連接，所述的控制裝置包括計(jì)算機(jī)和服務(wù)器；
[0007]所述的激光發(fā)射裝置向發(fā)生溢油事故的地點(diǎn)發(fā)射能量集中的特定波長(zhǎng)的激光，所述的特定波長(zhǎng)的激光包括紅外光或紫外光；
[0008]所述的激光熒光接收轉(zhuǎn)換裝置接收油類受激發(fā)射的熒光信號(hào)，并將熒光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；
[0009]所述的信號(hào)采集裝置將所得的電信號(hào)進(jìn)行濾波和預(yù)處理，得到濾去雜波的脈沖電信號(hào);
[0010]所述的跨導(dǎo)型峰值保持電路將所得到的脈沖電信號(hào)的峰值記錄并保持一段時(shí)間，并傳給控制裝置；
[0011]所述的控制裝置，由數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)對(duì)所得的脈沖電信號(hào)進(jìn)行分析處理，將脈沖電信號(hào)的大小與熒光光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而反映出溢油的品種。
[0012]本實(shí)用新型的工作方法，包括如下步驟:
[0013]A、預(yù)先建立不同油種所激發(fā)的熒光光譜數(shù)據(jù)庫(kù)
[0014]油類的化學(xué)組成相似，但不同油類的分子結(jié)構(gòu)有很大區(qū)別，所產(chǎn)生的熒光光譜峰值也會(huì)有很大差別，得到的電壓峰值大小也不同。通過前期實(shí)驗(yàn)獲得不同油種對(duì)應(yīng)的峰值電壓，在控制裝置中建立不同油種所激發(fā)的熒光光譜數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0015]B、進(jìn)行峰值保持
[0016]激光發(fā)射裝置向溢油地點(diǎn)發(fā)射紫外激光，通過激光與油類物質(zhì)的相互作用，激發(fā)出熒光現(xiàn)象。激發(fā)出的熒光信號(hào)經(jīng)激光熒光接收轉(zhuǎn)換裝置傳輸?shù)叫盘?hào)采集裝置，信號(hào)采集裝置將熒光信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖電信號(hào)并傳輸給跨導(dǎo)型峰值保持電路，跨導(dǎo)型峰值保持電路將脈沖電信號(hào)的峰值大小進(jìn)行保持，從而保證有足夠的時(shí)間供控制裝置對(duì)脈沖電信號(hào)進(jìn)行分析處理。
[0017]C、放大信號(hào)并傳送給控制裝置
[0018]跨導(dǎo)型峰值保持電路中的跨導(dǎo)放大器對(duì)輸入電壓和輸出電壓的壓差進(jìn)行放大，并輸出電流信號(hào)，輸出的電流通過二極管對(duì)電容充電，由于電容的放電具有延遲性，從而達(dá)到對(duì)熒光信號(hào)峰值保持，并將脈沖電信號(hào)峰值準(zhǔn)確的傳給控制裝置；
[0019]D、分辨溢油的油類品種
[0020]控制裝置中的數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)將通過跨導(dǎo)型峰值保持電路測(cè)得的峰值電壓與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，準(zhǔn)確地分辨出溢油的油類品種。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0022]1、本實(shí)用新型跨導(dǎo)性峰值保持電路使用的跨導(dǎo)放大器的輸出阻抗極大，使整個(gè)電路的通頻帶較高，且穩(wěn)定性好，適于處理快速信號(hào)，能夠保證獲得有效的熒光信號(hào)，確定是否發(fā)生溢油。另外，跨導(dǎo)型峰值保持電路中反饋回路引起的過充電壓很小，保證獲得的脈沖電信號(hào)的峰值大小的準(zhǔn)確性。
[0023]2、本實(shí)用新型建立不同油類激發(fā)的熒光光譜數(shù)據(jù)庫(kù)，通過所得的電壓峰值實(shí)現(xiàn)對(duì)油類品種的準(zhǔn)確鑒別，為溢油事故中針對(duì)不同油種的處理提供有效信息。
【附圖說明】
[0024]本實(shí)用新型共有附圖2張，其中:
[0025]圖1是激光熒光溢油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成框圖。
[0026]圖2是集成芯片OPA615組成的跨導(dǎo)型峰值保持電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。如圖1所示，本實(shí)用新型包括向溢油地點(diǎn)發(fā)射激光的激光發(fā)射裝置、用于接收油類受激發(fā)所產(chǎn)生的熒光信號(hào)并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的激光熒光接收轉(zhuǎn)換裝置、將熒光信號(hào)進(jìn)行濾波和與處理的信號(hào)采集裝置、對(duì)脈沖電信號(hào)的峰值進(jìn)行記錄和保持的跨導(dǎo)型峰值保持電路、用于分析處理和對(duì)比顯示等功能的控制裝置。
[0028]如圖2所示，本實(shí)用新型的跨導(dǎo)型峰值保持電路采用集成芯片OPA615設(shè)計(jì)，其中OPA615內(nèi)部由一個(gè)帶寬為730MHz的采樣比較器和一個(gè)帶寬為710MHz的運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(OTA)組成，保持命令響應(yīng)時(shí)間為2.5ns，芯片的傳輸延時(shí)1.9ns，時(shí)間性能十分優(yōu)異。電路中Signal in為脈沖信號(hào)輸入端，信號(hào)輸入0PA615的Emitter管腳，當(dāng)脈沖信號(hào)進(jìn)入后，BASE管腳經(jīng)電阻Rl5 (充電限流電阻)對(duì)電容C31充電，從而對(duì)峰值電壓進(jìn)行保持，Vout9_2端輸出電壓峰值信號(hào)。0PA615內(nèi)部自帶電壓跟隨器，將輸出峰值電壓信號(hào)經(jīng)R13反饋給信號(hào)輸入端提供參考。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于激光激發(fā)熒光技術(shù)的溢油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括激光發(fā)射裝置、激光熒光接收轉(zhuǎn)換裝置、信號(hào)采集裝置、跨導(dǎo)型峰值保持電路和控制裝置，所述的激光發(fā)射裝置包括激光器、激光電源和冷卻裝置，所述的激光熒光接收轉(zhuǎn)換裝置包括濾光器和光電倍增管，所述的控制裝置安裝有數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，所述的激光熒光接收轉(zhuǎn)換裝置與信號(hào)采集裝置連接，所述的信號(hào)采集裝置與跨導(dǎo)型峰值保持電路連接，所述的跨導(dǎo)型峰值保持電路與控制裝置連接，所述的控制裝置與激光發(fā)射裝置連接，所述的控制裝置包括計(jì)算機(jī)和服務(wù)器； 所述的激光發(fā)射裝置向發(fā)生溢油事故的地點(diǎn)發(fā)射能量集中的特定波長(zhǎng)的激光，所述的特定波長(zhǎng)的激光包括紅外光或紫外光； 所述的激光熒光接收轉(zhuǎn)換裝置接收油類受激發(fā)射的熒光信號(hào)，并將熒光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào); 所述的信號(hào)采集裝置將所得的電信號(hào)進(jìn)行濾波和預(yù)處理，得到濾去雜波的脈沖電信號(hào); 所述的跨導(dǎo)型峰值保持電路將所得到的脈沖電信號(hào)的峰值記錄并保持一段時(shí)間，并傳給控制裝置； 所述的控制裝置，由數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)對(duì)所得的脈沖電信號(hào)進(jìn)行分析處理，將脈沖電信號(hào)的大小與熒光光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而反映出溢油的品種。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于激光激發(fā)熒光技術(shù)的溢油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括激光發(fā)射裝置、激光熒光接收轉(zhuǎn)換裝置、信號(hào)采集裝置、跨導(dǎo)型峰值保持電路和控制裝置，激光熒光接收轉(zhuǎn)換裝置接收油類受激發(fā)射的熒光信號(hào)，并將熒光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；跨導(dǎo)型峰值保持電路將所得到的脈沖電信號(hào)的峰值記錄并保持一段時(shí)間，并傳給控制裝置；控制裝置將脈沖電信號(hào)的大小與熒光光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而反映出溢油的品種。本實(shí)用新型采用跨導(dǎo)型峰值保持電路，使整個(gè)電路的通頻帶較高，且穩(wěn)定性好，能夠保證獲得有效的熒光信號(hào)，確定是否發(fā)生溢油，保證獲得的脈沖電信號(hào)的峰值大小的準(zhǔn)確性，為溢油事故中針對(duì)不同油種的處理提供有效信息。
【IPC分類】G01N21-64
【公開號(hào)】CN204330597
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520007797
【發(fā)明人】李穎, 劉瑀, 侯永超
【申請(qǐng)人】李穎
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月6日