[发明专利]一种基于多光谱的公路团雾检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种基于多光谱的公路团雾检测系统,其特征在于:包括检测装置、凸透镜、可见光滤光片和反光件，上述检测装置、凸透镜、可见光滤光片及反光件在同一直线上依次按序间隔排列，上述凸透镜、可见光滤光片和反光件竖立设置，上述检测装置具有二个光发射器和二个光探测器，其一光发射器为发出可见光的可见光发射器，另一光发射器为发出红外光的红外发射器，其一光探测器为接收可见光的可见光探测器，另一光探测器为接收红外光的红外光探测器，上述可见光发射器的发射方向、红外发射器的发射方向、可见光探测器的接收方向和红外光探测器的接收方向均朝向凸透镜，上述检测装置与凸透镜之间的间距是3-10cm，上述凸透镜与上述可见光滤光片之间的间距是15-25cm，上述可见光滤光片与上述反光件贴紧配合，上述反光件为对红外光进行原路反射回去的红外光反光件。

2.根据权利要求1所述的一种基于多光谱的公路团雾检测系统，其特征在于：上述反光件为其朝向可见光滤光片的一面贴设有3MM反光膜的柱体。

3.根据权利要求2所述的一种基于多光谱的公路团雾检测系统，其特征在于：上述柱体为三棱镜。

4.根据权利要求1所述的一种基于多光谱的公路团雾检测系统，其特征在于：上述检测装置与凸透镜之间的间距是5cm，上述凸透镜与上述可见光滤光片之间的间距是20cm。

5.根据权利要求1所述的一种基于多光谱的公路团雾检测系统，其特征在于：上述可见光发射器为红光发射器，上述可见光探测器为红光探测器。

6.一种基于多光谱的公路团雾的检测方法，其特征在于；采用权利要求1的基于多光谱的公路团雾检测系统，通过如下步骤实现：

步骤一，在马路旁安装检测装置、凸透镜、可见光滤光片和反光件,且设定凸透镜与可见光滤光片之间的间距为d，即光程为2d；

步骤二，先给检测装置的可见光发射器和红外光发射器输入相同的工作电流值A,在该工作电流下得到红外光探测器得到红外光接收光子数C1，此红外光接收光子数＝红外光后向散射光子数+红外光透射光子数,以红外光后向散射光子数为C1S,红外光透射光子数为CT,则CT＝C1-C1S，可见光探测器相应在此工作电流下相应得到可见光接收光子数C2,因可见光滤光片将可见光探测器过滤,则可见光接收光子数C2等同于可见光后向散射光子数,以可见光后向散射光子数为C2S，即C2＝C2S，

同时，在上述工作电流值下利用光探测器在间距d下的后向散射能量方程p(d)为：

式中，p₀为光探测器的发射功率，c为光速，τ为脉冲宽度，A_d为有效接收面积，Y(d)为光探测器的光学特性，β(d)为后向散射系数，T_d为透射因数；根据光在气溶胶粒子中，透射因数其中I为透射光强，I₀为入射光强；

将在此间距d下的p(d)转化为光子数C的形式有η为光探测器的量子效率，λ为光的波长，h为普朗克常量，t为发射器发射至探测器接收之间的时间；可知此间距d下可见光后向散射光子数C2S(d)与红外后向散射光子数C1S(d)之比为式中，λ_R为可见光的波长，λ_IR为红外光的波长，β_R(d)为可见光后向散射系数，β_IR(d)为红外光后向散射系数，T_rR为可见光透射因数，T_rIR为红外光透射因素，利用可见光后向散射光子数与红外后向散射光子数之比的公式可求得红外光后向散射光子数C1S，利用CT＝C1-C1S的公式即可求得红外光透射光子数CT；

步骤三，根据步骤二所求得的红外透射光子数CT，可得到红外光的透射因数其中C₀为工作电流值A下光传播距离为0时红外光探测器的接收光子数；再由Beer-Bouguer-Lambert定理T_rIR＝e^-σ2d得到红外光的消光系数σ，e为自然数对数的底，2d为光程，以此求得能见度

7.根据权利要求6所述的一种基于多光谱的公路团雾的检测方法，其特征在于：上述可见光发射器为红光发射器，上述可见光探测器为红光探测器。