一種光電信號處理電路及使用該電路進行的環境光濾除方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及環境監測領域，具體的說涉及該領域內的一種溢油檢測裝置中的光電信號處理電路及使用該電路進行的環境光濾除方法。
【背景技術】
[0002]海洋是生命的搖籃。據統計，水面溢油是造成海洋環境污染的主要因素之一，其影響將是長期的。為了盡可能的減少油類污染，要求在溢油發生早期就能發現溢油，并采取相應的措施來防止污染的進一步擴散。其中的非接觸式熒光檢測法采用特定波長的紫外光對水面的油類物質進行照射，油類物質中的多環芳烴會吸收能量并被激發產生特定波長的熒光，根據這種油類物質的熒光效應可以對水面油進行檢測。
[0003]這種熒光檢測方法利用了油類本身的特性，而且傳感器不直接布置在海水中，不易受海水中的生物污垢和碎片的影響，靈敏度高，是目前水面油類檢測的有效方法。但熒光的波長位于太陽光的正常波長范圍，由于不同時刻的環境光強度并不相同，特別是白天和晚上的差別很大，從而導致結果判斷錯誤。而且，為了兼顧激發強度和使用壽命，熒光檢測多采用脈沖波進行激發檢測，脈沖波的時間短，一般不超過?ο μ S，如何在如此短的時間內準確的捕捉到該熒光，也是檢測設備必須考慮的問題。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題，就是提供一種在溢油檢測裝置中使用的光電信號處理電路及使用該電路進行的環境光濾除方法。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:
一種光電信號處理電路，其改進之處在于，所述的電路包括:主控制器，所述的主控制器可通過觸發電路控制發光電路向被探測區域發光；被探測區域發出的反射光經接收電路濾光器件過濾后進入光電轉換裝置，光電轉換裝置的輸出端與第一 A/D轉換器的輸入端相連接，所述的第一 A/D轉換器的輸出端與主控制器相連接，光電轉換裝置的輸出端同時與減法器的正端相連接；減法器的負端與D/A轉換器的輸出端相連接，所述的D/A轉換器的輸入端與主控制器相連接，減法器的輸出端與第二 A/D轉換器的輸入端相連接，所述的第二A/D轉換器的輸出端與主控制器相連接。
[0006]進一步的，所述的主控制器為具有可編程能力的器件，可以是現場可編程邏輯門陣列FPGA，或者復雜可編程邏輯器件CPLD，或者微控制器MCU，或者微處理器MPU，或者數字信號處理器DSP。
[0007]進一步的，所述的發光電路的光源可以是波長為250±20nm的紫外激光光源；或者波長為290±20nm的紫外激光光源；或者普通光源配以上述兩范圍的濾光鏡或者濾光片而獲得固定波長范圍的光源。
[0008]進一步的，所述的接收電路濾光器件為物理濾光鏡或者濾光片，該濾光鏡或者濾光片可通過的光線波長要大于發光電路所發出的光線波長，而且兩者的光譜范圍不相重置。
[0009]進一步的，所述的第一 A/D轉換器、D/A轉換器、第二 A/D轉換器可以是獨立單元，也可以內置于主控制器之內。
[0010]一種環境光濾除方法，使用上述的光電信號處理電路，包括如下步驟:
(1)主控制器在不啟動觸發電路，發光電路不發光的情況下，啟動第一A/D轉換器，獲得光電轉換裝置的輸出值后，通過D/A轉換器將該輸出值輸出至減法器的負端并保持，所述的輸出值為經濾光器件過濾后進入光電轉換裝置的被探測區域反射的環境光信號；
(2)主控制器啟動觸發電路，發光電路向被探測區域發出激發光，關閉第一A/D轉換器，被探測區域反射的激發光信號和環境光信號的疊加信號經濾光器件過濾后進入光電轉換裝置，光電轉換裝置將該疊加信號輸出至減法器的正端；
(3)減法器將正端信號與負端信號的差值通過第二A/D轉換器輸出至主控制器，該差值即為去除環境光影響后的測量值。
[0011 ] 進一步的，上述步驟(I)與步驟(2)的時間間隔小于20 μ s。
[0012]本發明的有益效果是:
本發明所公開的光電信號處理電路，是整個溢油檢測系統的一部分，是熒光信號觸發、采樣的基礎，采用了濾光器件和減法器兩種手段去除環境光的影響。采用濾光器件，可以濾掉大部分無關的光，只保留感興趣波段的光，為進一步的減法器運算處理創造了條件；減法器輸出疊加信號與環境光信號的差值，可以比較徹底的去除環境光的影響，確保測量值的精度。減法器的使用，減輕了主控制器的計算負擔，使主控制器可以集中精力去進行轉瞬即逝的脈沖光源捕捉，從而使檢測結果更加可靠。
[0013]本發明所公開的環境光濾除方法，使用上述的光電信號處理電路，通過時間相距較近的兩次采樣和減法運算，可以有效濾除環境光，從而使全天候不間斷的溢油檢測成為可能。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明所公開的光電信號處理電路的連接關系示意圖；
圖2是本發明所公開的環境光濾除方法的流程圖；
圖3是本發明實施例1所公開的光電信號處理電路的連接關系示意圖。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖和實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0017]如圖1所示，本發明公開了一種光電信號處理電路，所述的電路包括:主控制器1，所述的主控制器可通過觸發電路2控制發光電路3向被探測區域發光；被探測區域發出的反射光經接收電路濾光器件4過濾后進入光電轉換裝置5，光電轉換裝置的輸出端與第一A/D轉換器6的輸入端相連接，所述的第一 A/D轉換器6的輸出端與主控制器I相連接，光電轉換裝置的輸出端同時與減法器8的正端相連接；減法器8的負端與D/A轉換器7的輸出端相連接，所述的D/A轉換器7的輸入端與主控制器I相連接，減法器8的輸出端與第二A/D轉換器9的輸入端相連接，所述的第二 A/D轉換器9的輸出端與主控制器I相連接。
[0018]所述的主控制器為具有可編程能力的器件，可以是現場可編程邏輯門陣列FPGA，或者復雜可編程邏輯器件CPLD，或者微控制器MCU，或者微處理器MPU，或者數字信號處理器 DSP。
[0019]所述的觸發電路具有一定的驅動能力和信號變換能力。由于主控制器的輸出大多數為邏輯驅動信號，例如TTL電平，或者CMOS電平，觸發電路要具有將其變換為可以驅動發光電路發光的驅動和觸發能力，例如可以通過三極管、MOS管進行信號放大，或者專用的電平驅動轉換電路等；
所述的發光電路包括高壓驅動電路、光源。在觸發電路的觸發下，通過高壓驅動電路放電使光源發光。光源可以是波長為250±20nm的紫外激光光源；或者波長為290±20nm的紫外激光光源；或者普通光源配以上述兩范圍的濾光鏡或者濾光片而獲得固定波長范圍的光源。
[0020]所述的濾光器件為物理濾光鏡或者濾光片，該濾光鏡或者濾光片可通過的光線波長要大于發光電路所發出的光線波長，而且兩者的光譜范圍不相重疊。
[0021]所述的第一 A/D轉換器、D/A轉換器、第二 A/D轉換器可以