本發明專利技術公開了一種遠程激光誘導等離子體光譜探測方法，它包含了連續激光測距、強脈沖激光遠程聚焦和等離子體光譜遠程采集三個子系統及基于該三個子系統的探測方法。其中連續激光測距子系統采用相位法測量發射光學天線與待測目標點的距離,并計算得到強脈沖激光遠程聚集子系統中望遠光學組件與待測目標點的距離和偏移角度(即為望遠光學組件遠程物方焦點坐標)。本發明專利技術的特點是通過測量目標待測點的距離和偏移角度，以實現脈沖激光的遠程聚集，能進行遠程物質的精確在線元素分析，結構簡單、測量速度快、效率高,適合在人類無法進入的具有毒、強污染、強輻射區域的物質的元素成分及含量探測。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種元素分析方法，尤其涉及一種遠程激光誘導等離子光譜探測方法，能進行遠程物質的精確在線元素分析，適合對人類無法進入的具有毒、強污染、強輻射區域的物質的元素成分及含量進行自動探測。
技術介紹
激光誘導等離子體光譜探測技術是利用脈沖激光器發出脈沖激光，經過反射鏡和透鏡，聚焦到樣品，產生高能量的脈沖激光，使樣品燒蝕、蒸發、激發和電離化后形成高溫、 高壓、高電子密度的等離子體火花，輻射出包含原子和離子特征譜線的光譜，可用于探測物質的元素組成及含量。在一些人類無法進入(例如有毒、強污染、強輻射)的區域，一般的激光誘導擊穿光譜探測方法無法滿足遠程聚焦和收集等離子體光譜的要求。而目前的遠程激光誘導等離子體光譜探測方法中，大部分利用光纖遠程傳輸高能量脈沖激光，用同一光纖傳輸等離子體光譜，因此對光纖性能要求很高，而且很不靈活。本專利技術針對激光誘導等離子體光譜的遠程探測存在的問題，提出了一種集連續激光測距，脈沖激光遠程聚焦和等離子體光譜遠程采集于一體的方法，可用于進行遠程物質的精確在線元素分析，適合對人類無法進入的具有毒、強污染、強輻射區域的物質的元素成分及含量進行探測。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，以解決現有的遠程元素分析方法中存在的問題，該方法集連續激光測距，脈沖激光遠程聚焦和等離子體光譜遠程采集于一體，可用于進行遠程物質的精確在線元素分析，適合對人類無法進入的具有毒、強污染、強輻射區域的物質的元素成分及含量進行探測。本專利技術是這樣來實現的，通過激光調制單元對連續激光器進行調制，可輸出強度以一定頻率正弦變化的連續激光，調制后的激光一部分透射經過半反半透鏡后，經過發射光學天線傳輸到遠程待測目標；另一部分激光被半反半透鏡反射到鑒相器.經發射光學天線到達遠程待測目標的某一待測點后，反射回來的激光信號由接收光學天線收集到光電探測單元并被其傳感，經過放大電路信號放大之后進入鑒相器，并與調制激光被半反半透鏡反射到鑒相器的激光信號進行相位比較，并根據相位法激光測距原量計算出發射光學天線和目標待測點的距離.然后計算得到強脈沖激光遠程聚集子系統中望遠光學組件與目標待測點的距離和偏移角度(即為望遠光學組件遠程物方焦點坐標).該焦點坐標經光學透鏡組焦點計算公式可轉換為望遠光學組件的凹透鏡組與凸透鏡組的三軸相對位移量，步進驅動微控制組件實現以上計算并利用步機電機驅動對鏡頭組進行精確相對位移調節，以匹配遠程焦點坐標.脈沖激光器發射脈沖激光，經過帶孔反射鏡進入擴束準直組件，然后進入用于遠程聚焦的望遠光學組件.由于望遠光學組件經步進驅動微控制組件已實現了遠程焦點匹配，因此脈沖激光可準確聚焦到遠程待測目標某一待測點，然后激發產生等離子體光譜，等離子體光譜信號反射回來，經望遠光學組件及擴束準直組件后，被帶孔反射鏡反射進入光譜采集光學組件，經內部的凸面鏡組反射會聚出射，再經耦合透鏡聚焦進入微型光譜儀.微型光譜儀與計算機連接，通過相關光譜分析軟件可顯示光譜圖，并進行在線實時定性定量分析。移動連續激光測距子系統，可選擇遠程待測目標表面不同目標點，通過以上步驟可探測不同目標點的元素組成及含量。本專利技術的優點是通過測量目標待測點的距離和偏移角度，以實現脈沖激光的遠程聚集，能進行遠程物質的精確在線元素分析，結構簡單、測量速度快、效率高，適合對人類無法進入的具有毒、強污染、強輻射區域的物質的元素成分及含量進行探測。附圖說明圖I為本專利技術的原理圖。在圖中，I、激光調制單元2、連續激光器3、半反半透鏡4、鑒相器5、放大電路6、光電探測單元7、接收光學天線8、發射光學天線9、脈沖激光器10、帶孔反射鏡11、 擴束準直組件12、望遠光學組件12-1、凹透鏡組12-2、凸透鏡組13、步進驅動微控制組件14、光譜采集光學組件15、耦合透鏡16、微型光譜儀17、計算機18、待測目標。具體實施方案如圖I所示，本專利技術所采用的探測裝置包括連續激光測距、脈沖激光遠程聚焦和等離子體光譜遠程采集三個子系統。其中連續激光測距子系統由激光調制單元1，連續激光器2，半反半透鏡3，鑒相器4，放大電路5，光電探測單元6，接收光學天線7和發射光學天線8組成.脈沖激光遠程聚集子系統由脈沖激光器9，帶孔反射鏡10，擴束準直組件 11，望遠光學組件12和步進驅動微控制組件13組成；其中望遠光學組件12又由凹透鏡組 12-1和凸透鏡組12-2組成.等離子體光譜遠程采集子系統由光譜采集光學組件14，耦合透鏡15，微型光譜儀16和計算機17組成。本專利技術是這樣實現的，通過激光調制單元I對連續激光器2(波長532nm)進行調制，可輸出強度以一定頻率正弦變化的連續激光，調制后的激光一部分透射經過半反半透鏡3后，經過發射光學天線8傳輸到遠程待測目標18;另一部分激光被半反半透鏡3反射到鑒相器4.經發射光學天線8到達遠程待測目標18的某一待測點后，反射回來的激光信號由接收光學天線7收集到光電探測單元6并被其傳感，經過放大電路5信號放大之后進入鑒相器4，并與調制激光被半反半透鏡3反射到鑒相器4的激光信號進行相位比較， 并根據相位法激光測距原量計算出發射光學天線8和目標待測點的距離I20望遠光學組件12與發射光學天線8之間的水平距離為I1'望遠光學組件12軸線與發射光學天線8、接收光學天線7中心線之間的垂直距離為I3.則有權利要求1.一種種遠程激光誘導等離子體光譜探測方法，實現該方法采用的裝置包括連續激光測距、脈沖激光遠程聚焦和等離子體光譜遠程采集三個子系統；其中連續激光測距子系統由激光調制單元，連續激光器，半反半透鏡，鑒相器，放大電路，光電探測單元，接收光學天線和發射光學天線組成；脈沖激光遠程聚集子系統由脈沖激光器，帶孔反射鏡，擴束準直組件，望遠光學組件和步進驅動微控制組件組成；其中望遠光學組件又由凹透鏡組和凸透鏡組組成，等離子體光譜遠程采集子系統由光譜采集光學組件，耦合透鏡，微型光譜儀和計算機組成，其特征是通過激光調制單元對連續激光器進行調制，輸出正弦變化的連續激光， 調制后的激光一部分透射經過半反半透鏡后，經過發射光學天線傳輸到遠程待測目標； 另一部分激光被半反半透鏡反射到鑒相器，經發射光學天線到達遠程待測目標的某一待測點后，反射回來的激光信號由接收光學天線收集到光電探測單元并被其傳感，經過放大電路信號放大之后進入鑒相器，并與調制激光被半反半透鏡反射到鑒相器的激光信號進行相位比較，并根據相位法激光測距原量計算出發射光學天線和目標待測點的距離I2 ； 望遠光學組件與發射光學天線之間的水平距離為Λ;望遠光學組件軸線與發射光學天線、接收光學天線中心線之間的垂直距離為ι3·則有全文摘要本專利技術公開了，它包含了連續激光測距、強脈沖激光遠程聚焦和等離子體光譜遠程采集三個子系統及基于該三個子系統的探測方法。其中連續激光測距子系統采用相位法測量發射光學天線與待測目標點的距離,并計算得到強脈沖激光遠程聚集子系統中望遠光學組件與待測目標點的距離和偏移角度(即為望遠光學組件遠程物方焦點坐標)。本專利技術的特點是通過測量目標待測點的距離和偏移角度，以實現脈沖激光的遠程聚集，能進行遠程物質的精確在線元素分析，結構簡單、測量速度快、效率高,適合在人類無法進入的具有毒、強污染、強輻射區域的物質的元素成分及含量探測。文檔編號G01N21本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：萬雄，葉健華，張志敏，
申請(專利權)人：南昌航空大學，
類型：發明
國別省市：
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