[发明专利]一种远程激光诱导等离子体光谱探测方法

摘要

本发明公开了一种远程激光诱导等离子体光谱探测方法，它包含了连续激光测距、强脉冲激光远程聚焦和等离子体光谱远程采集三个子系统及基于该三个子系统的探测方法。其中连续激光测距子系统采用相位法测量发射光学天线与待测目标点的距离,并计算得到强脉冲激光远程聚集子系统中望远光学组件与待测目标点的距离和偏移角度(即为望远光学组件远程物方焦点坐标)。本发明的特点是通过测量目标待测点的距离和偏移角度，以实现脉冲激光的远程聚集，能进行远程物质的精确在线元素分析，结构简单、测量速度快、效率高,适合在人类无法进入的具有毒、强污染、强辐射区域的物质的元素成分及含量探测。

主权项

1.一种种远程激光诱导等离子体光谱探测方法，实现该方法采用的装置包括连续激光测距、脉冲激光远程聚焦和等离子体光谱远程采集三个子系统；其中连续激光测距子系统由激光调制单元，连续激光器，半反半透镜，鉴相器，放大电路，光电探测单元，接收光学天线和发射光学天线组成；脉冲激光远程聚集子系统由脉冲激光器，带孔反射镜，扩束准直组件，望远光学组件和步进驱动微控制组件组成; 其中望远光学组件又由凹透镜组和凸透镜组组成，等离子体光谱远程采集子系统由光谱采集光学组件,耦合透镜,微型光谱仪和计算机组成，其特征是通过激光调制单元对连续激光器进行调制，输出正弦变化的连续激光, 调制后的激光一部分透射经过半反半透镜后, 经过发射光学天线传输到远程待测目标; 另一部分激光被半反半透镜反射到鉴相器， 经发射光学天线到达远程待测目标的某一待测点后, 反射回来的激光信号由接收光学天线收集到光电探测单元并被其传感，经过放大电路信号放大之后进入鉴相器, 并与调制激光被半反半透镜反射到鉴相器的激光信号进行相位比较，并根据相位法激光测距原量计算出发射光学天线和目标待测点的距离l₂；望远光学组件与发射光学天线之间的水平距离为l₁; 望远光学组件轴线与发射光学天线、接收光学天线中心线之间的垂直距离为l₃. 则有即可计算得到强脉冲激光远程聚集子系统中望远光学组件与目标待测点的距离l和偏移角度f ，该焦点坐标经光学透镜组焦点计算公式可转换为望远光学组件的凹透镜组与凸透镜组的三轴相对位移量Dx、Dy和Dz，步进驱动微控制组件实现以上计算并利用步机电机驱动对镜头组进行精确相对位移调节, 以匹配远程焦点坐标.脉冲激光器发射脉冲激光，经过带孔反射镜进入扩束准直组件，然后进入用于远程聚焦的望远光学组件，由于望远光学组件经步进驱动微控制组件已实现了远程焦点匹配, 因此脉冲激光可准确聚焦到远程待测目标某一待测点, 然后激发产生等离子体光谱，等离子体光谱信号反射回来，经望远光学组件及扩束准直组件后, 被带孔反射镜反射进入光谱采集光学组件, 经内部的凸面镜组反射会聚出射, 再经耦合透镜聚焦进入微型光谱仪， 微型光谱仪与计算机连接, 通过光谱分析显示光谱图, 并进行在线实时定性定量分析，    移动连续激光测距子系统, 可选择远程待测目标表面不同目标点, 通过以上步骤可探测不同目标点的元素组成及含量。