一种水下多波长后向散射与荧光监测探头制造技术

本申请实施例公开了一种水下多波长后向散射与荧光监测探头，其特征在于，包括：密封舱壳体，以及位于所述密封舱壳体内部的第一激发光源(1)，第二激发光源(2)，第三激发光源(3)，第一光电探测器(4)，第二光电探测器(5)，第三光电探测器(6)，和恒流源驱动调制电路；其中，所述第一激发光源(1)、所述第二激发光源(2)和所述第三激发光源(3)中心波长各不相同；所述探头还包括：位于所述第一光电探测器(4)前端的第一带通滤光片，位于所述第二光电探测器(5)前端的第二带通滤光片，位于所述第三光电探测器(6)前端的第三带通滤光片。该探头可实现水下原位后向散射系数及叶绿素浓度的小型化、低功耗、多波长、集成化探测。

【技术实现步骤摘要】
一种水下多波长后向散射与荧光监测探头
本申请涉及光学原位探测
，特别是涉及一种水下多波长后向散射和荧光监测探头装置。
技术介绍
水体后向散射系数是重要的海洋光学参数，在海洋水色遥感、水色组分浓度反演和生物光学模型中扮演重要角色。而通过研究海洋中叶绿素浓度可以了解浮游植物的分布情况、初级有机物的分布变化规律，对水体富营养化造成的赤潮具有预警作用。国外多家公司开发出了多款较成熟的海洋光学传感器，在海洋的环境调查、生态环境监测、赤潮监测等方面得到了广泛的应用。而我国在该领域的研究还大多停留在实验样机阶段，国内海洋监测仪器市场基本被国外垄断，研制具有自主知识产权的技术和设备迫在眉睫。在海洋观测中，传统的现场取样、带回实验室分析，样品在采集、运输和保存过程中会因为温度、压力和光照改变而导致样品的相关特性发生改变。同时也无法获取突发事件或者恶劣环境下的现场记录，因此开发可以长时间现场测量的原位传感器具有重要的意义。光学法以其高稳定性、不易污染、无需定期校准等优点逐步成为生物化学检测方法的主流。光学法主要有分光光度法、荧光法和散射光法，其中荧光法和散射光法在物质低浓度时测量精度较高，一般比分光光度法高1～2个数量级，而且稳定性好，在原位低浓度物质测量中具有广泛的应用。目前，各类传感器开始往多波段、小型化、低功耗、高稳定性、原位多参量探测方向发展。基于以上研究背景，本专利水下多波长后向散射和荧光监测探头是多波段集成海洋光学传感器，其原理是采用稳定的发光二极管作为激发光源、利用高灵敏度的光电探测器接收后向散射和荧光信号，探测过程中采用了光源分时发射和光电探测器复用的工作方式，不仅可以有效避免环境杂散光的干扰，还降低了系统体积和功耗，可实现海洋环境长期、连续、实时观测应用。
技术实现思路
本申请实施例中提供了一种水下多波长后向散射与荧光监测探头，该水下多波长后向散射与荧光监测探头具有小型化、低功耗、集成化的特点。第一方面，本申请实施例提供了一种水下多波长后向散射与荧光监测探头，其特征在于，包括：密封舱壳体，以及位于所述密封舱壳体内部的第一激发光源(1)，第二激发光源(2)，第三激发光源(3)，第一光电探测器(4)，第二光电探测器(5)和第三光电探测器(6)，恒流源驱动调制电路；其中，所述第一激发光源(1)、所述第二激发光源(2)和所述第三激发光源(3)中心波长各不相同；所述探头还包括：位于所述第一光电探测器(4)前端的第一带通滤光片，位于所述第二光电探测器(5)前端的第二带通滤光片，位于所述第三光电探测器(6)前端的第三带通滤光片，其中，所述第一带通滤光片的带通中心波长与所述第一激发光源(1)的中心波长相同，所述第二带通滤光片的带通中心波长与所述第二激发光源(2)的中心波长相同；所述第三带通滤波片的带通中心波长与所述第三激发光源(3)的中心波长相同；所述第一光电探测器(4)用于探测所述第一激发光源(1)在117度的后向散射信号；所述第二光电探测器(4)用于探测所述第二激发光源(2)在117度的后向散射信号，所述第二光电探测器(5)还用于探测所述第三激发光源(3)在142度的叶绿素荧光信号；所述第三光电探测器(6)用于探测所述第三激发光源(3)在142度的后向散射信号；所述恒流源驱动调制电路用于控制在第一时间段只有所述第一激发光源(1)和所述第二激发光源(2)发光，所述驱动电路还用于控制在第二时间段只有所述第三激发光源(3)发光，所述第一时间段与所述第二时间段不存在重合部分。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一激发光源(1)为中心波长550nm的发光二极管，所述第二激发光源(2)为中心波长为680nm的发光二极管，所述第三激发光源(3)为中心波长为450nm的发光二极管，所述第一带通滤光片的中心波长为550nm，所述第二带通滤光片的中心波长为680nm，所述第三带通滤光片的中心波长为450nm。结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述恒流源驱动调制电路采用恒流源驱动电路高频调制所述第一激发光源(1)、第二激发光源(2)和第三激发光源(3)。结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述探头还包括：第一光学窗口，第二光学窗口，第三光学窗口，第四光学窗口，第五光学窗口和第六光学窗口，所述第一光学窗口放置于所述第一激发光源(1)之前，所述第二光学窗口放置于第二激发光源(2)之前，所述第三光学窗口放置于所述第三激发光源(3)之前，所述第四光学窗口放置于所述第一带通滤光片之前，所述第五光学窗口放置于所述第二带通滤光片之前，所述第六光学窗口放置于所述第三带通滤光片之前，所述第一光学窗口、所述第二光学窗口、所述第三光学窗口、所述第四光学窗口、所述第五光学窗口和所述第六光学窗口均与所述探头前端盖面平行放置，所述光学窗口材质为石英玻璃或蓝宝石。结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述探头还包括：位于所述密封舱壳体的水密插接头。与现有技术相比，本技术的特征在于：(1)采用了恒流源驱动电路高频调制光源，抗环境光干扰能力强，具有重要的实用价值。(2)采用了光源分时发射和光电探测器复用的工作方式，实现了多波长集成探测后向散射和叶绿素荧光信号；(3)系统光路更简单、功耗更低，有利于小型化、集成化探测，可搭载多种运载平台。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本申请一个实施例的探头前端盖布局示意图。图2示出了本申请一个实施例的探头的结构性示意图，其中a示出了本申请一个实施例的探头截面的结构性示意图，b示出了本申请另一个实施例的探头截面的结构性示意图，c示出了本申请再一个实施例的探头截面的结构性示意图。图3示出了本申请一个实施例的探头的驱动电路的示意性框图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。本技术由密封舱壳体、壳体上的光学窗口和置于壳体内部的发光二极管(LED)光源、带通滤光片、光电探测器、驱动电路板几部分组成；光学窗口内侧对应设有LED光源和光电探测器(detect)，光电探测器前端设有滤光片；LED光源与探测器中心选择适当角度固定；LED光源和光电探测器均连接到驱动电路板上；壳体后端盖上设有水密接插头。本技术所述的光学探头，浸没在水中工作，驱动电路板上的恒流源驱动调制电路控制LED光源发出高频调制信号，具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下多波长后向散射与荧光监测探头，其特征在于，包括：密封舱壳体，以及位于所述密封舱壳体内部的第一激发光源(1)，第二激发光源(2)，第三激发光源(3)，第一光电探测器(4)，第二光电探测器(5)和第三光电探测器(6)，恒流源驱动调制电路；/n其中，所述第一激发光源(1)、所述第二激发光源(2)和所述第三激发光源(3)中心波长各不相同；/n所述探头还包括：位于所述第一光电探测器(4)前端的第一带通滤光片，位于所述第二光电探测器(5)前端的第二带通滤光片，位于所述第三光电探测器(6)前端的第三带通滤光片，其中，所述第一带通滤光片的带通中心波长与所述第一激发光源(1)的中心波长相同，所述第二带通滤光片的带通中心波长与所述第二激发光源(2)的中心波长相同；所述第三带通滤光片的带通中心波长与所述第三激发光源(3)的中心波长相同；/n所述第一光电探测器(4)用于探测所述第一激发光源(1)在117度的后向散射信号；/n所述第二光电探测器(5)用于探测所述第二激发光源(2)在117度的后向散射信号，所述第二光电探测器(5)还用于探测所述第三激发光源(3)在142度的叶绿素荧光信号；/n所述第三光电探测器(6)用于探测所述第三激发光源(3)在142度的后向散射信号；/n所述恒流源驱动调制电路用于控制在第一时间段只有所述第一激发光源(1)和所述第二激发光源(2)发光，所述恒流源驱动调制电路还用于控制在第二时间段只有所述第三激发光源(3)发光，所述第一时间段与所述第二时间段不存在重合部分。/n...

【技术特征摘要】
1.一种水下多波长后向散射与荧光监测探头，其特征在于，包括：密封舱壳体，以及位于所述密封舱壳体内部的第一激发光源(1)，第二激发光源(2)，第三激发光源(3)，第一光电探测器(4)，第二光电探测器(5)和第三光电探测器(6)，恒流源驱动调制电路；
其中，所述第一激发光源(1)、所述第二激发光源(2)和所述第三激发光源(3)中心波长各不相同；
所述探头还包括：位于所述第一光电探测器(4)前端的第一带通滤光片，位于所述第二光电探测器(5)前端的第二带通滤光片，位于所述第三光电探测器(6)前端的第三带通滤光片，其中，所述第一带通滤光片的带通中心波长与所述第一激发光源(1)的中心波长相同，所述第二带通滤光片的带通中心波长与所述第二激发光源(2)的中心波长相同；所述第三带通滤光片的带通中心波长与所述第三激发光源(3)的中心波长相同；
所述第一光电探测器(4)用于探测所述第一激发光源(1)在117度的后向散射信号；
所述第二光电探测器(5)用于探测所述第二激发光源(2)在117度的后向散射信号，所述第二光电探测器(5)还用于探测所述第三激发光源(3)在142度的叶绿素荧光信号；
所述第三光电探测器(6)用于探测所述第三激发光源(3)在142度的后向散射信号；
所述恒流源驱动调制电路用于控制在第一时间段只有所述第一激发光源(1)和所述第二激发光源(2)发光，所述恒流源驱动调制电路还用于控制在第二时间段只有所述第三激发光源(3)发光，所述第一时间段与所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宾，卢璟，袁青青，
申请(专利权)人：青岛金谱晟科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37