一種光電信號(hào)處理電路及使用該電路進(jìn)行的環(huán)境光濾除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體的說(shuō)涉及該領(lǐng)域內(nèi)的一種溢油檢測(cè)裝置中的光電信號(hào)處理電路及使用該電路進(jìn)行的環(huán)境光濾除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋是生命的搖籃。據(jù)統(tǒng)計(jì)，水面溢油是造成海洋環(huán)境污染的主要因素之一，其影響將是長(zhǎng)期的。為了盡可能的減少油類污染，要求在溢油發(fā)生早期就能發(fā)現(xiàn)溢油，并采取相應(yīng)的措施來(lái)防止污染的進(jìn)一步擴(kuò)散。其中的非接觸式熒光檢測(cè)法采用特定波長(zhǎng)的紫外光對(duì)水面的油類物質(zhì)進(jìn)行照射，油類物質(zhì)中的多環(huán)芳烴會(huì)吸收能量并被激發(fā)產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的熒光，根據(jù)這種油類物質(zhì)的熒光效應(yīng)可以對(duì)水面油進(jìn)行檢測(cè)。
[0003]這種熒光檢測(cè)方法利用了油類本身的特性，而且傳感器不直接布置在海水中，不易受海水中的生物污垢和碎片的影響，靈敏度高，是目前水面油類檢測(cè)的有效方法。但熒光的波長(zhǎng)位于太陽(yáng)光的正常波長(zhǎng)范圍，由于不同時(shí)刻的環(huán)境光強(qiáng)度并不相同，特別是白天和晚上的差別很大，從而導(dǎo)致結(jié)果判斷錯(cuò)誤。而且，為了兼顧激發(fā)強(qiáng)度和使用壽命，熒光檢測(cè)多采用脈沖波進(jìn)行激發(fā)檢測(cè)，脈沖波的時(shí)間短，一般不超過(guò)?ο μ S，如何在如此短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確的捕捉到該熒光，也是檢測(cè)設(shè)備必須考慮的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種在溢油檢測(cè)裝置中使用的光電信號(hào)處理電路及使用該電路進(jìn)行的環(huán)境光濾除方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種光電信號(hào)處理電路，其改進(jìn)之處在于，所述的電路包括:主控制器，所述的主控制器可通過(guò)觸發(fā)電路控制發(fā)光電路向被探測(cè)區(qū)域發(fā)光；被探測(cè)區(qū)域發(fā)出的反射光經(jīng)接收電路濾光器件過(guò)濾后進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換裝置，光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出端與第一 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連接，所述的第一 A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與主控制器相連接，光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出端同時(shí)與減法器的正端相連接；減法器的負(fù)端與D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接，所述的D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端與主控制器相連接，減法器的輸出端與第二 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連接，所述的第二A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與主控制器相連接。
[0006]進(jìn)一步的，所述的主控制器為具有可編程能力的器件，可以是現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列FPGA，或者復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，或者微控制器MCU，或者微處理器MPU，或者數(shù)字信號(hào)處理器DSP。
[0007]進(jìn)一步的，所述的發(fā)光電路的光源可以是波長(zhǎng)為250±20nm的紫外激光光源；或者波長(zhǎng)為290±20nm的紫外激光光源；或者普通光源配以上述兩范圍的濾光鏡或者濾光片而獲得固定波長(zhǎng)范圍的光源。
[0008]進(jìn)一步的，所述的接收電路濾光器件為物理濾光鏡或者濾光片，該濾光鏡或者濾光片可通過(guò)的光線波長(zhǎng)要大于發(fā)光電路所發(fā)出的光線波長(zhǎng)，而且兩者的光譜范圍不相重置。
[0009]進(jìn)一步的，所述的第一 A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器可以是獨(dú)立單元，也可以內(nèi)置于主控制器之內(nèi)。
[0010]一種環(huán)境光濾除方法，使用上述的光電信號(hào)處理電路，包括如下步驟:
(1)主控制器在不啟動(dòng)觸發(fā)電路，發(fā)光電路不發(fā)光的情況下，啟動(dòng)第一A/D轉(zhuǎn)換器，獲得光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出值后，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器將該輸出值輸出至減法器的負(fù)端并保持，所述的輸出值為經(jīng)濾光器件過(guò)濾后進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換裝置的被探測(cè)區(qū)域反射的環(huán)境光信號(hào)；
(2)主控制器啟動(dòng)觸發(fā)電路，發(fā)光電路向被探測(cè)區(qū)域發(fā)出激發(fā)光，關(guān)閉第一A/D轉(zhuǎn)換器，被探測(cè)區(qū)域反射的激發(fā)光信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的疊加信號(hào)經(jīng)濾光器件過(guò)濾后進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換裝置，光電轉(zhuǎn)換裝置將該疊加信號(hào)輸出至減法器的正端；
(3)減法器將正端信號(hào)與負(fù)端信號(hào)的差值通過(guò)第二A/D轉(zhuǎn)換器輸出至主控制器，該差值即為去除環(huán)境光影響后的測(cè)量值。
[0011 ] 進(jìn)一步的，上述步驟(I)與步驟(2)的時(shí)間間隔小于20 μ s。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明所公開(kāi)的光電信號(hào)處理電路，是整個(gè)溢油檢測(cè)系統(tǒng)的一部分，是熒光信號(hào)觸發(fā)、采樣的基礎(chǔ)，采用了濾光器件和減法器兩種手段去除環(huán)境光的影響。采用濾光器件，可以濾掉大部分無(wú)關(guān)的光，只保留感興趣波段的光，為進(jìn)一步的減法器運(yùn)算處理創(chuàng)造了條件；減法器輸出疊加信號(hào)與環(huán)境光信號(hào)的差值，可以比較徹底的去除環(huán)境光的影響，確保測(cè)量值的精度。減法器的使用，減輕了主控制器的計(jì)算負(fù)擔(dān)，使主控制器可以集中精力去進(jìn)行轉(zhuǎn)瞬即逝的脈沖光源捕捉，從而使檢測(cè)結(jié)果更加可靠。
[0013]本發(fā)明所公開(kāi)的環(huán)境光濾除方法，使用上述的光電信號(hào)處理電路，通過(guò)時(shí)間相距較近的兩次采樣和減法運(yùn)算，可以有效濾除環(huán)境光，從而使全天候不間斷的溢油檢測(cè)成為可能。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明所公開(kāi)的光電信號(hào)處理電路的連接關(guān)系示意圖；
圖2是本發(fā)明所公開(kāi)的環(huán)境光濾除方法的流程圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的光電信號(hào)處理電路的連接關(guān)系示意圖。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種光電信號(hào)處理電路，所述的電路包括:主控制器1，所述的主控制器可通過(guò)觸發(fā)電路2控制發(fā)光電路3向被探測(cè)區(qū)域發(fā)光；被探測(cè)區(qū)域發(fā)出的反射光經(jīng)接收電路濾光器件4過(guò)濾后進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換裝置5，光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出端與第一A/D轉(zhuǎn)換器6的輸入端相連接，所述的第一 A/D轉(zhuǎn)換器6的輸出端與主控制器I相連接，光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出端同時(shí)與減法器8的正端相連接；減法器8的負(fù)端與D/A轉(zhuǎn)換器7的輸出端相連接，所述的D/A轉(zhuǎn)換器7的輸入端與主控制器I相連接，減法器8的輸出端與第二A/D轉(zhuǎn)換器9的輸入端相連接，所述的第二 A/D轉(zhuǎn)換器9的輸出端與主控制器I相連接。
[0018]所述的主控制器為具有可編程能力的器件，可以是現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列FPGA，或者復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，或者微控制器MCU，或者微處理器MPU，或者數(shù)字信號(hào)處理器 DSP。
[0019]所述的觸發(fā)電路具有一定的驅(qū)動(dòng)能力和信號(hào)變換能力。由于主控制器的輸出大多數(shù)為邏輯驅(qū)動(dòng)信號(hào)，例如TTL電平，或者CMOS電平，觸發(fā)電路要具有將其變換為可以驅(qū)動(dòng)發(fā)光電路發(fā)光的驅(qū)動(dòng)和觸發(fā)能力，例如可以通過(guò)三極管、MOS管進(jìn)行信號(hào)放大，或者專用的電平驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路等；
所述的發(fā)光電路包括高壓驅(qū)動(dòng)電路、光源。在觸發(fā)電路的觸發(fā)下，通過(guò)高壓驅(qū)動(dòng)電路放電使光源發(fā)光。光源可以是波長(zhǎng)為250±20nm的紫外激光光源；或者波長(zhǎng)為290±20nm的紫外激光光源；或者普通光源配以上述兩范圍的濾光鏡或者濾光片而獲得固定波長(zhǎng)范圍的光源。
[0020]所述的濾光器件為物理濾光鏡或者濾光片，該濾光鏡或者濾光片可通過(guò)的光線波長(zhǎng)要大于發(fā)光電路所發(fā)出的光線波長(zhǎng)，而且兩者的光譜范圍不相重疊。
[0021]所述的第一 A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器可以