本發(fā)明涉及光學探測技術領域，特別是涉及一種探測系統(tǒng)。

背景技術：

在某些應用領域，需要以非接觸的方式對某范圍內存在的生命體進行探測，例如，在反恐偵查、軍事戰(zhàn)斗或者安防監(jiān)控中需要發(fā)現某范圍內存在的隱藏目標；在災難現場例如地震等災害現場救援時，需要搜索出被埋藏的受難人員?？梢钥闯觯峁┮环N非接觸式的探測生命體的方法，是當前的迫切需求。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種探測系統(tǒng)，采用探測光，利用光學干涉方法探測生命體產生的體征振動，來實現非接觸式地探測生命體。

為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種探測系統(tǒng)，至少包括振動測量光學系統(tǒng)和信號處理模塊；

所述振動測量光學系統(tǒng)用于向探測方向發(fā)出探測光，并接收由探測方向返回的光，將返回光與本征光匯合，所述探測光為所述本征光的差頻相干光；

所述信號處理模塊用于將返回光與本征光匯合形成的混頻信號轉換為電信號，并對電信號進行解調，還原出表征體征振動信息的振動信號，以根據所述振動信號判斷在探測方向是否存在生命體。

可選地，所述振動測量光學系統(tǒng)包括激光器、分束器、環(huán)路器、光發(fā)射接收裝置、調制器和光耦合器，各器件之間通過光纖連接；

所述分束器用于將所述激光器產生的光分束；

分成的一束光作為探測光，經過所述環(huán)路器輸入到所述光發(fā)射接收裝置；

分成的另一束光輸入所述調制器，所述調制器將輸入光進行頻移處理，輸出光作為本征光，輸入到所述光耦合器；

所述光發(fā)射接收裝置用于將探測光發(fā)射出，并接收返回光，返回光經過所述環(huán)路器輸入到所述光耦合器。

可選地，在所述環(huán)路器與所述光發(fā)射接收裝置之間設置有對光進行準直的準直器。

可選地，所述分束器分成的兩束光中，作為探測光的一束光與作為本征光的一束光的能量比值大于1。

可選地，所述調制器包括聲光調制器。

可選地，所述信號處理模塊包括光耦探測器、放大器、模數轉換模塊和處理器；

所述光耦探測器用于響應由返回光與本征光匯合形成的混頻信號，轉換為模擬電信號；

所述放大器，用于對模擬電信號進行放大；

所述模數轉換模塊，用于將模擬電信號轉換為數字信號；

所述處理器，用于對數字信號進行解調并進行算法處理，還原出振動信號。

可選地，所述處理器包括數字信號處理芯片和可編程邏輯門陣列。

可選地，還包括攝像系統(tǒng)，用于拍攝探測方向的紅外圖像，以根據拍攝的紅外圖像檢測是否存在生命體。

可選地，所述攝像系統(tǒng)包括：

長焦距鏡頭，用于調整攝像系統(tǒng)的焦距；

圖像傳感器，用于形成目標圖像。

可選地，所述圖像傳感器為512×512面陣光電探測器。

由上述技術方案可知，本發(fā)明所提供的探測系統(tǒng)，包括振動測量光學系統(tǒng)和信號處理模塊，振動測量光學系統(tǒng)用于向探測方向發(fā)出探測光并接收由探測方向返回的光，將返回光與本征光匯合；信號處理模塊用于對返回光與本征光匯合形成的混頻信號轉換為電信號，對電信號進行解調，還原出表征體征振動信息的振動信號，從而根據探測到的振動信號判斷在探測方向是否存在生命體?？梢钥闯?，本發(fā)明探測系統(tǒng)基于生命體產生的體征振動，利用光學干涉方法實現了非接觸式地探測生命體。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種探測系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中提供的振動測量光學系統(tǒng)的示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中提供的信號處理模塊的示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術方案，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參考圖1，本發(fā)明實施例提供的一種探測系統(tǒng)，至少包括振動測量光學系統(tǒng)1和信號處理模塊2；

所述振動測量光學系統(tǒng)1用于向探測方向發(fā)出探測光，并接收由探測方向返回的光，將返回光與本征光匯合，所述探測光為所述本征光的差頻相干光；

所述信號處理模塊2用于將返回光與本征光匯合形成的混頻信號轉換為電信號，并對電信號進行解調，還原出表征體征振動信息的振動信號，以根據所述振動信號判斷在探測方向是否存在生命體。

生命體具有體征振動，例如由于發(fā)聲產生的喉嚨振動，呼吸或者脈搏振動等。本系統(tǒng)中，振動測量光學系統(tǒng)1利用光學干涉方法探測生命體產生的體征振動，來實現探測生命體。

振動測量光學系統(tǒng)1向探測方向發(fā)出探測光，若探測方向存在生命體，探測光照射到振動表面，在目標振動表面反射；系統(tǒng)接收反射回的返回光，返回光加載了目標表面的振動信息，返回光與本征光匯合，匯合形成的混頻信號會涵蓋目標的體征振動信息。

信號處理模塊2將返回光與本征光匯合形成的混頻信號轉換為電信號，對電信號進行解調，從中獲得表征體征振動信息的振動信號，從而根據振動信號判斷探測方向是否存在生命體。

可以看出，本發(fā)明探測系統(tǒng)基于生命體產生的體征振動，利用光學干涉方法實現了非接觸式地探測生命體。

需要說明的是，本發(fā)明探測系統(tǒng)中，振動測量光學系統(tǒng)優(yōu)選采用紅外光，例如近紅外光，與可見光相比近紅外光具有隱蔽性，不易于被發(fā)現，并且傳播距離遠，能夠滿足遠距離探測要求。

下面結合具體實施方式對本實施例探測系統(tǒng)作進一步說明。

本實施例探測系統(tǒng)包括振動測量光學系統(tǒng)1和信號處理模塊2。

其中，所述振動測量光學系統(tǒng)1用于向探測方向發(fā)出探測光，并接收由探測方向返回的光，將返回光與本征光匯合，所述探測光為所述本征光的差頻相干光。

可選的，所述振動測量光學系統(tǒng)1可按如下方式設置，請參考圖2，包括激光器101、分束器102、環(huán)路器103、光發(fā)射接收裝置104、調制器105和光耦合器106，各器件之間通過光纖100連接；

所述分束器102用于將所述激光器101產生的光分束；

分成的一束光作為探測光，經所述環(huán)路器103輸入到所述光發(fā)射接收裝置104；

分成的另一束光輸入所述調制器105，所述調制器105將輸入光進行頻移處理，輸出光作為本征光，輸入到所述光耦合器106；

所述光發(fā)射接收裝置104用于將探測光發(fā)射出，并接收返回光，返回光經過所述環(huán)路器103輸入到所述光耦合器106。

分束器102將激光器101的輸出光分成兩束，一束光作為探測光，經環(huán)路器輸入到光發(fā)射接收裝置104，由光發(fā)射接收裝置104發(fā)射出，照射到目標。在環(huán)路器103與光發(fā)射接收裝置104之間設置有準直器107，用于對光進行準直。另一束光輸入調制器105，經過頻率移動處理，調制后的輸出光作為本征光輸入到光耦合器106。

由目標振動表面反射的返回光由光發(fā)射接收裝置106接收，經過準直器107、環(huán)路器103輸入到光耦合器106，在光耦合器106內與本征光匯合。

優(yōu)選的，由分束器102分成的兩束光中，作為探測光的一束光與作為本征光的一束光的能量比值大于1，這樣使探測光能量較高，傳輸距離較遠，并且使返回光信號較強。示例性的，作為探測光的一束光與作為本征光的一束光的能量比值可設置為9:1。

所述環(huán)路器103用于對輸出到光發(fā)射接收裝置104的光，與返回光輸入到光耦合器106的光路隔離。

所述調制器105可采用聲光調制器，對光進行調制，產生頻移。在一種具體應用中可調制產生40MHz頻移。

本實施例中振動測量光學系統(tǒng)若采用近紅外光，則所述激光器101采用近紅外激光器。在一種具體應用中近紅外激光器的輸出功率為20毫瓦。

本光學系統(tǒng)中各器件之間通過光纖100連接，光在光纖中傳輸能量損失少。

所述信號處理模塊2用于將返回光與本征光匯合形成的混頻信號轉換為電信號，并對電信號進行解調，還原出表征體征振動信息的振動信號，以根據所述振動信號判斷在探測方向是否存在生命體。

可選的，所述信號處理模塊2可按如下方式設置，請參考圖3，包括光耦探測器200、放大器201、模數轉換模塊202和處理器203；

所述光耦探測器200用于響應由返回光與本征光匯合形成的混頻信號，轉換為模擬電信號；

所述放大器201，用于對模擬電信號進行放大；

所述模數轉換模塊202，用于將模擬電信號轉換為數字信號；

所述處理器203，用于對數字信號進行解調并進行算法處理，還原出振動信號。

返回光與本征光在光耦探測器106中匯合形成混頻信號，光耦探測器200響應混頻信號中的差頻部分，轉換為模擬電信號，在模擬電信號中攜帶目標振動表面的振動信息；模擬電信號經過放大器201放大處理，然后經模數轉換器202模數轉換后，產生的數字信號輸入到處理器203，經處理器203解調以及算法運算處理，還原出表征目標表面振動的振動信號。

本實施例中，處理器203可具體采用數字信號處理芯片(DSP)和可編程邏輯門陣列(FPGA)。

在本發(fā)明探測系統(tǒng)的另一種實施例中，在上述實施例內容的基礎上，探測系統(tǒng)還包括攝像系統(tǒng)，用于拍攝探測方向的紅外圖像，以根據紅外圖像檢測是否存在生命體。

通過攝像系統(tǒng)采集探測方向的紅外圖像，通過采集的紅外圖像可監(jiān)測在探測方向是否存在生命體。因此本實施例探測系統(tǒng)結合對生命體體征振動的探測以及拍攝紅外圖像，實現非接觸式地探測生命體。

若在振動測量光學系統(tǒng)1中采用近紅外光，則相匹配的攝像系統(tǒng)3采用近紅外攝像系統(tǒng)，拍攝探測方向的近紅外圖像。

具體的，所述攝像系統(tǒng)包括：

長焦距鏡頭，用于調整攝像系統(tǒng)的焦距；

圖像傳感器，用于形成目標圖像。

示例性的，圖像傳感器可采用512×512面陣光電探測器，其成像幀頻為50Hz；長焦距鏡頭的焦距長度為0.5m，可分辨200m處4mm尺寸微元，可滿足探測光聚焦光斑對準監(jiān)視需求。

以上對本發(fā)明所提供的一種探測系統(tǒng)進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內。