一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测系统，包括二维旋转平台，二维旋转平台上设有支架，支架上沿水平方向依次设有若干分光镜片，二维旋转平台依次连接主控制系统、数据采集系统、放大电路及光电探测器，二维旋转平台还连接上位机。本发明专利技术还公开了上述检测系统的检测方法，本发明专利技术能够大大减少分光片的更换时间和降低人为操作产生的偏差，并实现荧光峰值波长的自动确定。

Biological aerosol intrinsic fluorescence peak wavelength detection system and detection method thereof

The invention discloses a biological aerosol intrinsic fluorescence peak wavelength detection system, including 2D rotation platform, 2D rotation platform is provided with a support bracket in sequence along the horizontal direction is provided with a plurality of optical lenses, 2D rotation platform connected to the main control system, data acquisition system, amplifying circuit and photoelectric detector, 2D rotation platform connect the PC. The invention also discloses a detection method of the detection system, which can greatly reduce the replacement time of the light dividing plate and reduce the deviation generated by the artificial operation, and realize the automatic determination of the fluorescence peak wavelength.

【技术实现步骤摘要】
一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测系统及其检测方法
本专利技术属于激光诱导荧光雷达主动遥感
，具体涉及一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测系统，还涉及上述检测系统的检测方法。
技术介绍
在荧光激光雷达系统信号接收中，需对回波信号中的荧光信号进行分光提取，由于激光诱导荧光波长的不确定性，对荧光信号提取调试时，往往需要频繁的更换分光片；更换的过程中，由于人为操作等原因，容易产生光路偏差及分光片损伤，从而导致荧光信号不能正确的被探测器接收。而且随着波长分辨率的进一步增加，分光片的更换频率也会随之增加，受实验环境条件的限制，不能人为的频繁换取分光片。因此，为了能快速、准确和高效且不影响实验环境的情况下对荧光峰值波长进行检测，成为一个需要重点解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测系统，能够大大减少分光片的更换时间和降低人为操作产生的偏差，并实现荧光峰值波长的自动确定。本专利技术的另一个目的在于提供上述检测系统的检测方法。本专利技术所采用的第一种技术方案是，一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测系统，包括二维旋转平台，二维旋转平台上设有支架，支架上沿水平方向依次设有若干分光镜片，二维旋转平台依次连接主控制系统、数据采集系统、放大电路及光电探测器，二维旋转平台还连接上位机。本专利技术第一种技术方案的特点还在于，所述光电探测器通过光电倍增管实现探测，数据采集系统通过数据采集卡实现数据采集，主控制系统中包括ARM或DSP微处理器。本专利技术所采用的第二种技术方案是，一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测方法，具体包括如下步骤：步骤1，令分光镜片的个数为N，将每个分光镜片标记为Mi，将二维旋转平台顺时针转动的位置记为Pj；步骤2，将二维旋转平台的初始位置记为P1，j＝1，初始位置P1处的第M1个分光镜片，i＝1将荧光信号分离、提取并反射进入光电探测器，光电探测器将接收到的荧光信号转换为电信号发送给放大电路，放大电路将电信号进行放大处理后发送给数据采集系统，数据采集系统对放大后的电信号进行采集得到荧光信号电压值Vy，y＝1，电压值Vy存储在数据采集系统中；步骤3，主控制系统控制二维旋转平台在上一步骤位置的基础上顺时针进一个位移量，二维旋转平台的位置记为Pj+1，此时Pj+1位置处的第Mi+1个分光镜片将荧光信号分离、提取并反射进入光电探测器，光电探测器将接收到的荧光信号转换为电信号发送给放大电路，放大电路将电信号进行放大处理后发送给数据采集系统，数据采集系统对放大后的电信号进行采集得到荧光信号电压值Vy+1，电压值Vy+1存储在数据采集系统中；步骤4，令j+1＝j、i+1＝i、y+1＝y，主控制系统控制二维旋转平台在上一步骤位置的基础上顺时针进一个位移量，此时二维旋转平台的位置记为Pj+1，此时Pj+1位置处的第Mi+1个分光镜片将荧光信号分离、提取并反射进入光电探测器，光电探测器将接收到的荧光信号转换为电信号发送给放大电路，放大电路将电信号进行放大处理后发送给数据采集系统，数据采集系统对放大后的电信号进行采集得到荧光信号电压值Vy+1，电压值Vy+1存储在数据采集系统中；步骤5，重复执行步骤4，直至第MN个分光镜片将荧光信号分离、提取并反射进入光电探测器，光电探测器将接收到的荧光信号转换为电信号发送给放大电路，放大电路将电信号进行放大处理后发送给数据采集系统，数据采集系统对放大后的电信号进行采集得到荧光信号电压值VN，电压值VN存储在数据采集系统中；步骤6，将存储在数据采集系统中的N个荧光信号电压值进行比较，得到最大电压值Vmax，根据最大电压值Vmax确定分光镜片在二维旋转平台上的相应位置Pmax；步骤7，主控制系统控制二维旋转平台逆时针转动，使二维旋转平台转动到最大电压值Vmax的分光镜片位置Pmax，此时，位置Pmax对应的分光镜片的波长即为生物气溶胶荧光峰值波长。本专利技术的有益效果是：本专利技术借鉴了光电倍增管重量轻、结构紧凑和光电转换效率高的特点、提出利用数据采集卡对电压值进行数值采集和进行差值比较的方法，采用精密旋转轴承对分光镜片自动、快速更换的方法，实现对生物气溶胶本征荧光信号准确提取及荧光峰值波长的自动确定，以解决由于人为操作等的原因，使光路产生偏差及分光片损伤，从而导致荧光信号不能正确的被探测器接收的问题，最终实现在不影响实验环境的情况下对荧光信号进行分离提取并确定其荧光峰值波长。该系统结构紧凑、性能稳定、成本低，为提高生物气溶胶荧光信号分离、提取及荧光峰值波长确定提供了一种全新的解决方案。附图说明图1是本专利技术一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测系统的结构示意图；图2是本专利技术一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测系统中分光镜片对荧光信号分光的示意图。图中，1.分光镜片，2.支架，3.二维旋转平台，4.光电探测器，5.放大电路，6.数据采集系统，7.主控制系统，8.上位机。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测系统，结构如图1所示，包括二维旋转平台3，二维旋转平台3上设有支架2，支架2上沿水平方向依次设有若干分光镜片1，二维旋转平台3依次连接主控制系统7、数据采集系统6、放大电路5及光电探测器4，二维旋转平台3还连接上位机8。光电探测器4通过光电倍增管实现探测，数据采集系统6通过数据采集卡实现数据采集，主控制系统7中包括ARM或DSP微处理器。采用上述检测系统进行的生物气溶胶本征荧光峰值波长检测方法，具体包括如下步骤：步骤1，令分光镜片1的个数为N，将每个分光镜片1标记为Mi，将二维旋转平台3顺时针转动的位置记为Pj(相应有N个Pj)；步骤2，将二维旋转平台3的初始位置记为P1，j＝1，初始位置P1处的第M1个分光镜片1，i＝1将荧光信号分离、提取并反射进入光电探测器4(激光雷达发射的激光束与大气中的生物气溶胶颗粒相互作用，产生后向散射回波信号及荧光信号被激光雷达系统接收后，射向分光镜片1)，光电探测器4将接收到的荧光信号转换为电信号发送给放大电路5，放大电路5将电信号进行放大处理后发送给数据采集系统6，数据采集系统6对放大后的电信号进行采集得到荧光信号电压值Vy，y＝1，电压值Vy存储在数据采集系统6中；步骤3，主控制系统7控制二维旋转平台3在上一步骤位置的基础上顺时针进一个位移量，二维旋转平台3的位置记为Pj+1，此时Pj+1位置处的第Mi+1个分光镜片1将荧光信号分离、提取并反射进入光电探测器4，光电探测器4将接收到的荧光信号转换为电信号发送给放大电路5，放大电路5将电信号进行放大处理后发送给数据采集系统6，数据采集系统6对放大后的电信号进行采集得到荧光信号电压值Vy+1，电压值Vy+1存储在数据采集系统6中；步骤4，令j+1＝j、i+1＝i、y+1＝y，主控制系统7控制二维旋转平台3在上一步骤位置的基础上顺时针进一个位移量，此时二维旋转平台3的位置记为Pj+1，此时Pj+1位置处的第Mi+1个分光镜片将荧光信号分离、提取并反射进入光电探测器4，光电探测器4将接收到的荧光信号转换为电信号发送给放大电路5，放大电路5将电信号进行放大处理后发送给数据采集系统6，数据采集系统6对放大后的电信号进行采集得到荧光信号电压值Vy+1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测系统，其特征在于：包括二维旋转平台(3)，二维旋转平台(3)上设有支架(2)，支架(2)上沿水平方向依次设有若干分光镜片(1)，二维旋转平台(3)依次连接主控制系统(7)、数据采集系统(6)、放大电路(5)及光电探测器(4)，二维旋转平台(3)还连接上位机(8)。

【技术特征摘要】
1.一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测系统，其特征在于：包括二维旋转平台(3)，二维旋转平台(3)上设有支架(2)，支架(2)上沿水平方向依次设有若干分光镜片(1)，二维旋转平台(3)依次连接主控制系统(7)、数据采集系统(6)、放大电路(5)及光电探测器(4)，二维旋转平台(3)还连接上位机(8)。2.根据权利要求1所述的一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测系统，其特征在于：所述光电探测器(4)通过光电倍增管实现探测，数据采集系统(6)通过数据采集卡实现数据采集，所述主控制系统(7)中包括ARM或DSP微处理器。3.一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测方法，其特征在于：采用一种生物气溶胶本征荧光峰值波长检测系统，包括二维旋转平台(3)，二维旋转平台(3)上设有支架(2)，支架(2)上沿水平方向依次设有若干分光镜片(1)，二维旋转平台(3)依次连接主控制系统(7)、数据采集系统(6)、放大电路(5)及光电探测器(4)，二维旋转平台(3)还连接上位机(8)；所述光电探测器(4)通过光电倍增管实现探测，数据采集系统(6)通过数据采集卡实现数据采集，所述主控制系统(7)中包括ARM或DSP微处理器；具体包括如下步骤：步骤1，令分光镜片(1)的个数为N，将每个分光镜片(1)标记为Mi，将二维旋转平台(3)顺时针转动的位置记为Pj；步骤2，将二维旋转平台(3)的初始位置记为P1，j＝1，初始位置P1处的第M1个分光镜片(1)，i＝1将荧光信号分离、提取并反射进入光电探测器(4)，光电探测器(4)将接收到的荧光信号转换为电信号发送给放大电路(5)，放大电路(5)将电信号进行放大处理后发送给数据采集系统(6)，数据采集系统(6)对放大后的电信号进行采集得到荧光信号电压值Vy，y＝1，电压值Vy存储在数据采集系统(6)中；步骤3，主控制系统(7)控制二维旋转平台(3)在上一步骤位置的基础上顺...

【专利技术属性】
技术研发人员：何廷尧，饶志敏，华灯鑫，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61