本發(fā)明涉及光電傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種遠(yuǎn)距離海洋溢油實(shí)時(shí)監(jiān)視器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有采用探測(cè)油熒光(采用紫外光激發(fā))的海洋溢油監(jiān)測(cè)裝置，基本采用光電二極管作為探測(cè)器，靈敏度極低，而油熒光信號(hào)比較微弱，探測(cè)裝置離目標(biāo)溢油水面較遠(yuǎn)時(shí)，例如在海上石油鉆井平臺(tái)使用，則無法探測(cè)到溢油的發(fā)生。有采用光電倍增管作為探測(cè)器的裝置，采用氙燈作為激發(fā)光源，發(fā)光頻率較低，不適合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)光源濾光片要求較高，只能實(shí)現(xiàn)某些高熒光油的探測(cè)，且經(jīng)常對(duì)溢油現(xiàn)象發(fā)生誤判。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供及一種遠(yuǎn)距離海洋溢油實(shí)時(shí)監(jiān)視器，對(duì)遠(yuǎn)距離海洋溢油實(shí)時(shí)監(jiān)視，誤判率小，靈敏度高。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種遠(yuǎn)距離海洋溢油實(shí)時(shí)監(jiān)視器，安裝在海洋石油鉆井平臺(tái)支架上，包括并排安裝在監(jiān)視器固定架上的激發(fā)光裝置和熒光接收裝置，

所述激發(fā)光裝置，用于通過UV-LED光源向海平面發(fā)射實(shí)時(shí)監(jiān)視海平面的溢油狀態(tài)的高頻穩(wěn)定紫外光，所述高頻穩(wěn)定紫外光與海平面的溢油面產(chǎn)生高頻熒光；

所述熒光接收裝置，用于接收溢油面與激發(fā)光裝置發(fā)射的高頻穩(wěn)定紫外光產(chǎn)生的高頻熒光，并通過光電倍增管進(jìn)行后續(xù)處理。

進(jìn)一步的，所述激發(fā)光裝置包括：UV-LED光源、光源透鏡、光源遮光罩、高頻LED恒流源驅(qū)動(dòng)板、光源散熱器；

高頻LED恒流源驅(qū)動(dòng)板與UV-LED光源連接，用于驅(qū)動(dòng)所述UV-LED光源發(fā)射出高頻穩(wěn)定紫外光；

光源遮光罩呈圓筒狀，套接在UV-LED光源的外圍，用于防止UV-LED光源發(fā)射出的高頻穩(wěn)定紫外光直接進(jìn)入熒光接收裝置中；

所述光源透鏡設(shè)置在所述光源遮光罩的另一端，用于將UV-LED光源發(fā)射出的高頻穩(wěn)定紫外光匯聚到海面目標(biāo)上。

進(jìn)一步的，所述UV-LED光源為采用波長(zhǎng)為365nm LED，光譜帶寬為15nm的窄帶UV-LED光源；所述光源透鏡選用石英玻璃透鏡。

進(jìn)一步的，還包括光源散熱器，所述光源散熱器對(duì)所述UV-LED光源進(jìn)行散熱。

進(jìn)一步的，所述光源散熱器為Peltier制冷片。

進(jìn)一步的，所述熒光接收裝置包括光電倍增管、熒光透鏡、熒光濾光片、熒光遮光罩，

所述熒光透鏡設(shè)置在熒光遮光罩的一端，所述熒光遮光罩的另一端套接在所述光電倍增管上，所述熒光濾光片設(shè)置在所述光電倍增管上，用于將接收的高頻熒光通過熒光透鏡匯聚，通過熒光濾光片到達(dá)光電倍增管，被轉(zhuǎn)換為高頻模擬電壓信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述熒光濾光片選擇通帶范圍為400nm—600nm濾光片，所述熒光透鏡選用K9玻璃透鏡，所述光電倍增管選用ET公司的PMT。

進(jìn)一步的，還包括信號(hào)處理板，所述信號(hào)處理板與光電倍增管連接，用于將光電倍增管輸出的高頻模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)，并通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)處理器可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述信號(hào)處理板包括運(yùn)放ADA4891，模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD8329以及數(shù)字信號(hào)處理器ADSP21990，

所述ADA4891接收光電倍增管輸出的高頻模擬電壓信號(hào)，并運(yùn)用由ADA4891構(gòu)成的解調(diào)電路將高頻模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)后輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD8329，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD8329轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸入到數(shù)字信號(hào)處理器ADSP21990進(jìn)行數(shù)字信號(hào)及溢油算法處理。

進(jìn)一步的，還包括主控板，和電源管理器，所述主控板通過UART接口分別與信號(hào)處理板和電源管理器連接，用于為監(jiān)視器供電并協(xié)調(diào)信號(hào)處理板運(yùn)行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是采用光電倍增管作為微弱熒光信號(hào)的探測(cè)器，極大的提高了檢測(cè)靈敏度，可探測(cè)遠(yuǎn)距離目標(biāo)溢油水面，同時(shí)采用大功率窄帶UV-LED作為激發(fā)光源，窄帶UV-LED紫外光譜帶寬約為15nm，因此無需光源濾光片，且LED發(fā)光頻率高，可實(shí)現(xiàn)多種油類的實(shí)時(shí)探測(cè)，基本不會(huì)發(fā)生誤判，尤其適用于海上石油鉆井平臺(tái)對(duì)于溢油探測(cè)的需求。

附圖說明

圖1為一種遠(yuǎn)距離海洋溢油實(shí)時(shí)監(jiān)視器原理框圖。

圖中：UV-LED光源1，光電倍增管2，光源透鏡3，熒光透鏡4，光源遮光罩5，熒光遮光罩6，光源散熱器7，熒光濾光片8，高頻LED恒流源驅(qū)動(dòng)板9，信號(hào)處理板10，主控板11，電源管理器12。

圖2為一種遠(yuǎn)距離海洋溢油實(shí)時(shí)監(jiān)視器2-1監(jiān)視流程示意圖。

圖中：海洋石油鉆井平臺(tái)支架2-2，激發(fā)光裝置2-3，熒光接收裝置2-4，高頻穩(wěn)定紫外光2-5，高頻熒光2-6，海平面2-8。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體闡述，需要指出的是，本發(fā)明的技術(shù)方案不限于實(shí)施例所述的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員參考和借鑒本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，在本發(fā)明的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)和設(shè)計(jì)，應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，

本發(fā)明實(shí)施例提供一種遠(yuǎn)距離海洋溢油實(shí)時(shí)監(jiān)視器，安裝在海洋石油鉆井平臺(tái)支架上，包括并排安裝在監(jiān)視器固定架上的激發(fā)光裝置和熒光接收裝置，

所述激發(fā)光裝置，用于通過UV-LED光源向海平面發(fā)射實(shí)時(shí)監(jiān)視海平面的溢油狀態(tài)的高頻穩(wěn)定紫外光，所述高頻穩(wěn)定紫外光與海平面的溢油面產(chǎn)生高頻熒光；

所述熒光接收裝置，用于接收溢油面與激發(fā)光裝置發(fā)射的高頻穩(wěn)定紫外光產(chǎn)生的高頻熒光，并通過光電倍增管進(jìn)行后續(xù)處理。

進(jìn)一步的，所述激發(fā)光裝置包括：UV-LED光源1、光源透鏡3、光源遮光罩5、高頻LED恒流源驅(qū)動(dòng)板9、光源散熱器7；

高頻LED恒流源驅(qū)動(dòng)板9與UV-LED光源1連接，用于驅(qū)動(dòng)所述UV-LED光源1發(fā)射出高頻穩(wěn)定紫外光；

光源遮光罩5呈圓筒狀，套接在UV-LED光源1的外圍，用于防止UV-LED光源1發(fā)射出的高頻穩(wěn)定紫外光直接進(jìn)入熒光接收裝置中；

所述光源透鏡3設(shè)置在所述光源遮光罩5的另一端，用于將UV-LED光源1發(fā)射出的高頻穩(wěn)定紫外光匯聚到海面目標(biāo)上。

進(jìn)一步的，所述UV-LED光源1為采用波長(zhǎng)為365nm LED，光譜帶寬為15nm的窄帶UV-LED光源；所述光源透鏡3選用石英玻璃透鏡。

進(jìn)一步的，還包括光源散熱器，所述光源散熱器對(duì)所述UV-LED光源進(jìn)行散熱。

優(yōu)選的，所述光源散熱器為Peltier制冷片。大功率UV-LED光源1點(diǎn)亮的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，為防止損壞UV-LED光源1，配置Peltier制冷片作為光源散熱器進(jìn)行散熱。

進(jìn)一步的，所述熒光接收裝置包括光電倍增管2、熒光透鏡4、熒光濾光片8、熒光遮光罩6，

所述熒光透鏡4設(shè)置在熒光遮光罩6的一端，所述熒光遮光罩6的另一端套接在所述光電倍增管2上，所述熒光濾光片8設(shè)置在所述光電倍增管2上，用于將接收的高頻熒光通過熒光透鏡4匯聚，通過熒光濾光片8到達(dá)光電倍增管2，被轉(zhuǎn)換為高頻模擬電壓信號(hào)。熒光遮光罩6用于屏蔽有效高頻熒光之外的雜散光。

進(jìn)一步的，所述熒光濾光片8選擇通帶范圍為400nm—600nm濾光片，所述熒光透鏡4選用K9玻璃透鏡，所述光電倍增管2選用ET公司的PMT。

進(jìn)一步的，還包括信號(hào)處理板10，所述信號(hào)處理板10與光電倍增管2連接，用于將光電倍增管2輸出的高頻模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)，并通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)處理器可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述信號(hào)處理板10包括運(yùn)放ADA4891，模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD8329以及數(shù)字信號(hào)處理器ADSP21990，

所述ADA4891接收光電倍增管輸出的高頻模擬電壓信號(hào)，并運(yùn)用由ADA4891構(gòu)成的解調(diào)電路將高頻模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)后輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD8329，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD8329轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸入到數(shù)字信號(hào)處理器ADSP21990進(jìn)行數(shù)字信號(hào)及溢油算法處理。

進(jìn)一步的，還包括主控板11，和電源管理器12，所述主控板11通過UART接口分別與信號(hào)處理板10和電源管理器12連接，用于為監(jiān)視器供電并協(xié)調(diào)信號(hào)處理板運(yùn)行。

其中，主控板11通過UART接口與信號(hào)處理板連接，主要用于協(xié)調(diào)信號(hào)處理板，驅(qū)動(dòng)板以及對(duì)外的接口，如以太網(wǎng)口，無線傳輸接口等，主控板11處理器采用32bit ARM處理器。電源管理器12用于將市電轉(zhuǎn)換為溢油監(jiān)測(cè)裝置需要的各種電源，優(yōu)選為由AC/DC電源，DC/DC模塊及LDO芯片組成。

一優(yōu)選實(shí)施例，如圖2所示，遠(yuǎn)距離海洋溢油實(shí)時(shí)監(jiān)視器2-1安裝于海洋石油鉆井平臺(tái)支架2-2上，通入220V市電后，此設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行。激發(fā)光裝置2-3中的UV-LED光源1在高頻LED恒流源驅(qū)動(dòng)板9的控制下，發(fā)射出高頻的穩(wěn)定紫外光2-5，經(jīng)過光源透鏡3匯聚到海平面2-8，若海平面2-8有溢油現(xiàn)象發(fā)生，溢油面會(huì)產(chǎn)生高頻熒光。高頻熒光被熒光接收裝置2-4中的熒光透鏡4匯聚，經(jīng)過熒光濾光片8到達(dá)光電倍增管2，被轉(zhuǎn)換為高頻模擬電壓信號(hào)。高頻模擬電壓信號(hào)輸入信號(hào)處理板10，被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)字信號(hào)預(yù)處理，經(jīng)過溢油算法處理后得出溢油結(jié)果。溢油結(jié)果通過UART接口傳輸?shù)街骺匕?1，進(jìn)一步通過網(wǎng)口或者遠(yuǎn)程無線通信方式通知相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行溢油應(yīng)急處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是采用光電倍增管作為微弱熒光信號(hào)的探測(cè)器，極大的提高了檢測(cè)靈敏度，可探測(cè)遠(yuǎn)距離目標(biāo)溢油水面，同時(shí)采用大功率窄帶UV-LED作為激發(fā)光源，窄帶UV-LED紫外光譜帶寬約為15nm，因此無需光源濾光片，且LED發(fā)光頻率高，可實(shí)現(xiàn)多種油類的實(shí)時(shí)探測(cè)，基本不會(huì)發(fā)生誤判，尤其適用于海上石油鉆井平臺(tái)對(duì)于溢油探測(cè)的需求。