[发明专利]一种用于油种鉴别的激光诱导荧光系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于油种鉴别的激光诱导荧光系统和方法，采用多转滤光片代替传统激光诱导荧光系统的中的光谱仪，用于鉴别海上已知的多种溢油油种。采用激光器激发油种发出荧光，采集多种油类的特征荧光波长，组建油类的荧光指纹数据库。根据获知的荧光指纹数据库，选取相应的窄波段滤光片。将选取的不同中心波长的窄波段滤光片进行编号，并安放在多转滤光片架上。在处理计算机的控制下，依次对激光诱导的荧光进行滤光，最终获取相应的特征波长，荧光指纹数据库获取溢油种类。本发明去除了传统激光诱导荧光系统常用的光谱仪，采用单通道光电探测器代替传统的多通道光电探测器，显著降低了系统复杂度和使用成本，具有较高的工程实用价值。

技术领域

本发明属于海洋环境污染检测和海洋安全防护领域，公开了一种用于油种鉴别的激光诱导荧光系统和方法，具体涉及采用激光诱导荧光系统鉴别海面多类溢油油种的方法。

背景技术

人类的海上活动日益频繁，海上油轮运输，油井油田开采，人为无意识或有意排污行为，均会对海洋生态环境造成不可估量的破坏。在各类海洋污染中，油污的污染尤其严重。能够及时有效地获知溢油情况的发生及对溢油种类进行判别，可以及时有效的采取组织相应措施去降低海洋污染。

目前常用的对海面溢油种类进行判别分为采用颜色、红外成像、激光诱导荧光等手段进行分析。前两种手段是基于以往经验，受外界环境的变化及观测人员自身的影响较大，具有一定的随机性。传统的激光诱导荧光探测手段，均会借助于光谱仪，对获取得到的荧光回波进行分光，后续处理分为两种，一种是扫描型，将分光后的波谱逐级投射至光电探测器上输出，另一种是选用多通道光电探测器进行测试，这两种方式的缺点是光路比较复杂，涉及到光谱仪，成本较高，而且光谱仪内有光栅、透镜、反射镜都光学器件，激光诱导产生的荧光回波经过复杂光学系统后，衰减较多，对后续光电探测器的灵敏度要求较高。

发明内容

本专利旨在发明一种用于油种鉴别的新型激光诱导荧光系统，去除使用光谱仪，有效摒除光谱仪带来诸如光路复杂、成本较高等问题。

一种用于油种鉴别的激光诱导荧光系统，主要包括激光器、主滤光片、二向色镜、多转滤光片架、伺服机构、收集镜、耦合镜、光电探测器、光纤和计算机，其中，激光器波长为355nm；主滤光片为中心波长为355nm的紫外滤光片；收集镜采用大孔径卡塞格林式收集镜；二向色镜反射355nm光线，透射荧光波长370-650nm；在二向色镜与收集镜之间设置多转滤光片架，多转滤光片架上装有不同中心波长的次滤光片，次滤光片根据不同中心波长进行编号。

基于上述激光诱导荧光系统进行油种鉴别的方法，主要包括以下步骤：

(1)采用激光器激发油种发出荧光，采集多种油类的特征荧光波长，组建油类的荧光指纹数据库；

(2)根据油类的荧光指纹数据库，选取相应的窄波段次滤光片，并对选取的不同中心波长的窄波段次滤光片进行编号；

(3)二向色镜对355nm波长的激光进行反射，改变激光投射方向，投射至受激发样品上，激发出荧光；

(4)荧光回波透过二向色镜与激光光路分离，多转滤光片架在伺服机构的带动下，次滤光片依次转动进入主光路，对荧光回波进行滤光筛选后透射至收集镜上；

(5)收集镜对激光诱导的荧光回波进行收集，经耦合镜耦合进光纤；

(6)荧光回波经光纤传递给光电探测器，进行光电转换，后续采集电路处理进入计算机；

(7)计算机根据接收到的激光诱导的荧光滤光结果，获取相应的特征波长，匹配荧光指纹数据库判别溢油种类，最终在计算机上显示结果。

作为本发明的优选实施例，若当次滤光片依次进入主光路时，光电探测器输出数据有明显变化，即变化识别不低于5倍时，则判定该次滤光片的中心波长为溢油种类的特征波长。