海洋立体监测中的水下光学检测与成像传感方法及系统

摘要

本发明提出了一种海洋立体监测中的水下光学检测与成像传感方法及系统，采用光纤式多普勒弱相干干涉的水声传感器，利用声场对水折射率的改变来实现光学干涉系统中相位调控，高速线阵CCD提供的高光谱采集速度使得干涉仪对水声的实时响应得以实现；高速高分辨率的光谱解调模块对于干涉信息中的谱分析提供了有利条件，干涉解调光谱仪解调出干涉谱中的水声信息，而且0.05nm的光谱分辨率实质性地提高水声分辨率和成像效果；多尺度原位在线成像子系统能得到更为全面的水下信息，使得海洋生物的研究能取得突破性的进展。本发明的水下光学检测与成像传感系统的完善不仅为海洋研究提供极大便利，也能满足水质检测方面的产业化需求。

主权项

一种海洋立体监测中的水下光学检测与成像传感系统，利用光谱成像和光谱分析技术对海洋信息进行多维度采集，其特征在于：所述系统包括基于光学干涉的水声传感器、干涉解调光谱仪以及多尺度原位在线成像子系统；其中，所述基于光学干涉的水声传感器采用多普勒弱相干干涉技术，所述传感器包括宽谱光源、相位调制器、参考臂、样品臂、光学延迟器、光电探测器以及采集模块；所述传感器用于将频域弱相干干涉与相位解调多普勒频移技术的结合以实现高灵敏度、高成像速度、大动态范围的多普勒弱相干干涉，所述采集模块获得复数形式的时域A‑scan信号，然后再运用相位解调多普勒频移的方法得到流速分布以及不同位置处多普勒频谱的标准差，进而得到水下声强度信息；所述干涉解调光谱仪，用于解调出干涉谱中的水声信息；所述多尺度原位在线成像子系统包括海水取样模块以及投影成像模块，其中，所述海水取样模块由伺服控制的高吸程大口径自吸泵对样品池进行自动化取样，从而实现海水的原位在线检测与成像。