专利名称：脉冲激光同轴发射与接收设备及溢油监测系统的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种脉冲激光发射与接收设备，具体地说，是涉及脉冲激光同轴 发射与接收设备及具有该设备的溢油监测系统，属于遥感测量技术领域。
背景技术：
在人类社会活动过程中，石油产品发挥着至关重要的作用。随着人类对海洋资源 获取活动的日益增多，尤其在油的运输和石油资源开发过程中，油泄露事件时有发生。作为 严重的海洋生态环境灾害之一，溢油不仅给海洋生态环境带来直接影响，也给沿海地区的 经济发展和人民身体健康带来巨大危害，因此能否有效处理溢油污染已经成为全球关注并 着力解决的问题。处理溢油污染的前提是要监测到溢油位置、油污类型及污染程度，这些监测可以 通过溢油监测系统来实现。目前常用的溢油监测系统一般包括有激光发射与接收设备、光 电转换设备及数据采集处理设备，其原理是利用大功率激光与海面及表层海水中物质的相 互作用，接收载有被监测目标信息的光学信号，将接收的光信号转换为电信号，经处理、采 集和计算分析，实现对监测目标的监测和识别。激光发射与接收设备部分作为溢油监测系 统的光信号模块，是光路调节的关键，控制着系统探测的首要环节，在将荧光信号输出到光 电转换设备的同时，还需要为数据采集处理设备提供时间控制信号。目前，激光发射与接收设备的实现结构有同轴和旁轴两种，在实际应用中同轴结 构优于旁轴结构。同轴结构的设计多种多样，通常是利用大尺寸光学元件实现光路传输，元 件体积大，不利于将激光发射与接收设备小型化。而且，现有体积较大的脉冲激光同轴发 射与接收设备对于多脉冲激光的单波长发射利用情况来说，其避除干扰波长的效果不够理
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发明内容本实用新型的目的之一是提供一种脉冲激光同轴发射与接收设备，利用简单的传 输光路结构实现脉冲激光的同轴发射与接收，提高设备的目标信号接收有效性和信噪比。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现—种脉冲激光同轴发射与接收设备，包括光发射模块、光接收模块及传输光路模 块；所述传输光路模块包括通过挡光板隔离开的反射区和发射区，所述挡光板上开设有通 孔；所述反射区位于所述光发射模块的下方，在该区内设置有第一反射镜，所述光发射模 块发出的光束经所述第一反射镜反射至所述通孔处；所述发射区位于所述光接收模块的下 方，在该区内设置有第二反射镜，从所述通孔穿出的光束传输至所述第二反射镜并反射出 去。优选的，所述光发射模块为激光器，所述光接收模块为望远镜。如上所述的脉冲激光同轴发射与接收设备，为滤除干扰波长的光，在所述通孔处 设置有滤波片。[0010]如上所述的脉冲激光同轴发射与接收设备，所述反射区内设置有产生触发信号的 PIN管，以便对外提供有效的触发信号。如上所述的脉冲激光同轴发射与接收设备，为实现光束三维方向的调节、确保激 发光束与光接收模块主轴的同轴，所述反射区内还设置有用于调节所述第一反射镜方向的 第一调节架，所述发射区内还设置有用于调节所述第二反射镜方向的第二调节架，所述第 一调节架和所述第二调节架设置在准直架上。如上所述的脉冲激光同轴发射与接收设备，所述第一调节架包括有固定在所述准 直架上的滑轨和第一固定板，所述滑轨上设置有俯仰调节架；所述俯仰调节架一方面与所 述第一反射镜的镜架铰接，另一方面通过调节螺栓与所述第一固定板相连接。利用上述结 构的第一调节架，可对第一反射镜在X方向和Z方向进行调节。如上所述的脉冲激光同轴发射与接收设备，所述第二调节架包括有固定在所述准 直架上的第二固定板及固定所述第二反射镜的镜架的第三固定板，所述第二固定板与所述 第三固定板通过对角线设置的两个调节螺栓相连接。利用上述结构的第二调节架，可对第 二反射镜在X方向和Y方向进行调节。本实用新型的目的之二是提供一种溢油监测系统，该系统包括有激光发射与接收 设备、光电转换设备及数据采集处理设备；其中，所述激光发射与接收设备为上述的脉冲激 光同轴发射与接收设备。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是利用设置在光发射模块下方 的第一反射镜和位于光接收模块下方的第二反射镜实现激光脉冲同轴发射与接收，光路传 输结构简单；同时，采用挡光板形成反射区和发射区的分区结构，能够避免干扰光波的散射 光被光接收模块接收，有效提高了目标信号接收的有效性和信噪比。
图1是本实用新型脉冲激光同轴发射与接收设备一个实施例的整体结构示意图；图2是该实施例中准直架的结构示意图；图3是该实施例中第一调节架的部分结构示意图；图4是该实施例中第二调节架的结构示意图；图5是本实用新型溢油监测系统一个实施例的结构框图；上述各图中，附图标记及其对应的部件名称如下1、光发射模块；2、光接收模块；31、挡光板；34、滤波片；35、准直架；32、反射区；321、第一反射镜；322、PIN管；323、第一调节架；3231、滑轨；3232、第 一固定板；3233、俯仰调节架；3234、第一反射镜的镜架；3235、调节螺栓；33、发射区；331、第二反射镜；332、第二调节架；3321、第二固定板；3322、第三固 定板；3323、第二反射镜的镜架；3324、调节螺栓；3325、调节螺栓。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细的描述。图1至图4示出了本实用新型脉冲激光同轴发射与接收设备一个实施例的结构示 意图，其中，图1为该实施例的整体结构示意图，图2是该实施例中准直架的结构示意图，图3和图4则分别是该实施例中第一调节架和第二调节架的结构示意图。如图1所示，该实施例的脉冲激光同轴发射与接收设备包括光发射模块1、光接收 模块2及传输光路模块。其中，传输光路模块包括通过挡光板31隔离开的反射区32和发 射区33，且在挡光板31上开设有通孔，用于光束穿过。反射区32位于光发射模块1的下 方，在该区内设置有第一反射镜321 ；发射区33位于光接收模块2的下方，在该区内设置有 第二反射镜331。光发射模块1发出的光束经第一反射镜321反射至挡光板31上的通孔处，从通孔 穿出的光束传输至第二反射镜331并反射出去。反射出去的光束可以与海面及表层海水中 物质的相互作用，诱发海面油污染物、可溶性有机物等发出荧光信号，光接收模块2将接收 载有被监测目标信息的诱发光学信号。通过调整第一反射镜321和第二反射镜331的位置，使得从第二反射镜331反射 出去的出射光束与光接收模块2的主轴重合，实现脉冲激光的同轴发射和接收，所用光学 元件少，光路传输结构简单。且通过采用挡光板31将光路传输区域隔离成反射区32和发 射区33，避免了光发射模块1发射出的干扰光波的散射光被光接收模块2接收，从而有效提 高了目标信号接收的有效性和信噪比。在该实施例中，光发射模块1 一般选用多倍频的激光器，如三倍频脉冲激光器；光 接收模块2 —般为望远镜，如卡塞格林望远镜、牛顿反射望远镜、施密特望远镜等；而第一 反射镜321 —般选用激光谱线反射镜，第二反射镜331 —般选用激光高反镜。如图1所示，为进一步滤除干扰波长的光，限制干扰光波进入发射区33，也即光接 收模块2的接收区域，在挡光板31的通孔处设置有滤波片34。经第一反射镜321反射之后 的光束中的少量干扰波被滤波片34过滤之后，再传输至第二反射镜331。脉冲激光同轴发射与接收设备需要对外提供触发信号，用于触发数据采集处理动 作，因此，该实施例在反射区32内设置有PIN管322。为保证PIN管322正常工作，又能充 分利用反射区32中经滤波片34滤除的干扰波长的散射光，PIN管322的设置位置以能够 接收到滤波片34滤除的干扰波长的散射光为宜。在该实施例中，为实现设备光束三维方向的调节、确保激发光束与光接收模块2 主轴的同轴，在反射区32内还设置有用于调节第一反射镜321方向的第一调节架323，在发 射区33内还设置有用于调节第二反射镜331方向的第二调节架332，第一调节架323和第 二调节架332均设置在如图2所示的准直架35上。如图2所示，准直架35作为安装固定支架，被挡光板31分成了两部分，一部分是 固定第一反射镜321及第一调节架323的反射区32，一部分是固定第二反射镜331和第二 调节架332的发射区33。结合图2和图3所示，该实施例中的第一调节架323包括有固定在准直架35上的 滑轨3231和第一固定板3232，且在滑轨3231上设置有俯仰调节架3233。俯仰调节架3233 一方面与安装第一反射镜321的第一反射镜的镜架3234铰接，另一方面通过调节螺栓3235 与第一固定板3232相连接。其中，调节螺栓3235可采用与第一固定板3232螺纹连接、与 俯仰调节架3233转动连接的连接结构，或者采用与第一固定板3232转动连接、与俯仰调节 架3233螺纹连接的连接结构。以图2中垂直于挡光板31的方向为X方向，则利用上述结构的第一调节架323，可对第一反射镜在X方向和Z方向进行调节，具体为俯仰调节架3233与第一反射镜的镜架 3234铰接，使得第一反射镜的镜架3234可沿铰接轴在Z方向上旋转，从而调节第一反射镜 321的俯仰角度，实现Z方向的调节。由于俯仰调节架3233卡装在滑轨3231上，可沿滑轨 3231滑动，旋动调节螺栓3235，可推动俯仰调节架3233沿滑轨3231在X方向上前后滑动， 带动第一反射镜的镜架3234在X方向上滑动，从而实现对第一反射镜321在X方向上的调 节。如图3所示，该实施例中的第二调节架332包括有固定在准直架35上的第二固定 板3321及固定第二反射镜的镜架3323的第三固定板3322，第二固定板3321与第三固定板 3322通过对角线设置的两个调节螺栓3324和3325相连接。其中，调节螺栓3324、3325可 采用与第二固定板3321螺纹连接、与第三固定板3322转动连接的连接结构，或者采用与第 二固定板3321转动连接、与第三固定板3322螺纹连接的连接结构。以图2中垂直于挡光板31的方向为X方向，利用上述结构的第二调节架332，可对 第二反射镜331在X方向和Y方向上进行调节，具体为由于调节螺栓3324和3325在第二 固定板3321上对角线设置，通过调整两个调节螺栓的不同旋进/出量，可以改变第三固定 板3322在X方向及Y方向的倾斜度，从而实现对第二反射镜331在X方向和Y方向上的调 节。上述结构的脉冲激光同轴发射与接收设备的基本工作过程为光发射模块1发出 各种波长的激光，入射到反射区32中；通过第一调节架323调节第一反射镜321的位置，使 得光发射模块1发出的激光光斑入射到第一反射镜321上；第一反射镜321只作用于选用 的激光光束，实现光束90°方向的转折反射；经第一反射镜321反射后的光束入射到滤波 片34上，滤波片34将干扰波长的散射光反射在反射区32中；同时，选用合适光谱响应范围 的PIN管322，利用滤波片34滤除的散射光触发该PIN管322，产生触发信号输出，用于控 制数据采集工作；通过第二调节架332调节第二反射镜331的位置，使得经滤波片过滤后入 射到发射区33的光束光斑入射到第二反射镜331上并反射出去，同时使得反射出去的光束 与光接收模块2的主轴基本重合。上述实施例的脉冲激光同轴发射与接收设备可应用在溢油监测系统中，作为溢油 监测系统的光信号设备。图5示出了本实用新型溢油监测系统一个实施例的结构框图。如图5所示，该实施例的溢油监测系统包括有脉冲激光同轴发射与接收设备51、 光电转换设备52及数据采集处理设备53。脉冲激光同轴发射与接收设备51发射大功率激 光信号至海面，利用大功率激光与海面及表层海水中物质的相互作用，接收载有被监测目 标信息的光学信号，并传输至光电转换设备52中。光电转换设备52将接收的光信号分光， 以光谱分布的形式转换为电信号，并完成弱荧光信号的放大输出。数据采集处理设备53采 集光电转换设备52输出的电信号，经一系列计算分析后，实现对监测目标的监测和识别。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前 述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对 前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些 修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和 范围。
权利要求一种脉冲激光同轴发射与接收设备，包括光发射模块、光接收模块及传输光路模块，其特征在于，所述传输光路模块包括通过挡光板隔离开的反射区和发射区，所述挡光板上开设有通孔；所述反射区位于所述光发射模块的下方，在该区内设置有第一反射镜，所述光发射模块发出的光束经所述第一反射镜反射至所述通孔处；所述发射区位于所述光接收模块的下方，在该区内设置有第二反射镜，从所述通孔穿出的光束传输至所述第二反射镜并反射出去。
2.根据权利要求1所述的脉冲激光同轴发射与接收设备，其特征在于，在所述通孔处 设置有滤波片。
3.根据权利要求1所述的脉冲激光同轴发射与接收设备，其特征在于，所述反射区内 设置有产生触发信号的PIN管。
4.根据权利要求1或2或3所述的脉冲激光同轴发射与接收设备，其特征在于，所述反 射区内还设置有用于调节所述第一反射镜方向的第一调节架，所述发射区内还设置有用于 调节所述第二反射镜方向的第二调节架，所述第一调节架和所述第二调节架设置在准直架 上。
5.根据权利要求4所述的脉冲激光同轴发射与接收设备，其特征在于，所述第一调节 架包括有固定在所述准直架上的滑轨和第一固定板，所述滑轨上设置有俯仰调节架；所述 俯仰调节架一方面与所述第一反射镜的镜架铰接，另一方面通过调节螺栓与所述第一固定 板相连接。
6.根据权利要求4所述的脉冲激光同轴发射与接收设备，其特征在于，所述第二调节 架包括有固定在所述准直架上的第二固定板及固定所述第二反射镜的镜架的第三固定板， 所述第二固定板与所述第三固定板通过对角线设置的两个调节螺栓相连接。
7.根据权利要求1所述的脉冲激光同轴发射与接收设备，其特征在于，所述光发射模 块为激光器，所述光接收模块为望远镜。
8.—种溢油监测系统，包括有激光发射与接收设备、光电转换设备及数据采集处理设 备，其特征在于，所述激光发射与接收设备为上述权利要求1至7中任一项所述的脉冲激光 同轴发射与接收设备。
专利摘要本实用新型公开了一种脉冲激光同轴发射与接收设备及溢油监测系统。脉冲激光同轴发射与接收设备包括光发射模块、光接收模块及传输光路模块；传输光路模块包括通过挡光板隔离开的反射区和发射区，挡光板上开设有通孔；反射区位于所述光发射模块的下方，在该区内设置有第一反射镜，光发射模块发出的光束经第一反射镜反射至通孔处；发射区位于光接收模块的下方，在该区内设置有第二反射镜，从通孔穿出的光束传输至第二反射镜并反射出去。本实用新型脉冲激光同轴发射与接收设备利用简单的传输光路结构实现了脉冲激光的同轴发射与接收，提高了设备的目标信号接收有效性和信噪比。
文档编号G01N21/01GK201716412SQ20102024626
公开日2011年1月19日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者李晓龙, 赵朝方, 马佑军, 齐敏珺 申请人:中国海洋大学