[发明专利]一种基于双线阵的海洋飞沫测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于双线阵的海洋飞沫测量装置，其特征在于，所述装置包括光学系统、双线光电二极管阵列、光电信号采集处理电路和数据处理及显示模块；

所述光学系统，用于输出一准直、光强分布均匀的激光光束，直接照射于双线光电二极管阵列上；并用于对双线光电二极管阵列捕捉的海洋飞沫进行成像；

所述双线光电二极管阵列为在一块光电传感元件上封装平行设置的两列规格和性能完全一致的光电二极管阵列单元；当有海洋飞沫经过时，输出通过两个光电二极管阵列单元的计时脉冲信号到光电信号采集处理电路进行处理；

所述光电信号采集处理电路对接收到的双线光电二极管阵列输出的计时脉冲信号进行处理，计算出海洋飞沫的速度，并实时更新海洋飞沫粒子图像的采样率，对海洋飞沫在光电二极管阵列上的成像进行采集和处理，然后将处理后的数据上传至数据处理及显示模块。

2.根据权利要求1所述的基于双线阵的海洋飞沫测量装置，其特征在于，所述光学系统包括：光源、激光光束整形模块和成像光学模块；

所述光源是一个半导体激光器，输出一光强分布均匀的圆形激光束；

所述激光光束整形模块为一个透镜，用于将光源输出的激光光束准直为一平行的激光束；

所述成像光学模块，用于通过配置不同参数的透镜，实现对粒子不同分辨率的成像。

3.根据权利要求2所述的基于双线阵的海洋飞沫测量装置，其特征在于，所述成像光学模块采用凸透镜和凹透镜组合的形式，图像和粒子大小的比例为1:1。

4.根据权利要求2所述的基于双线阵的 海洋飞沫测量装置，其特征在于，所述成像光学模块采用双凸透镜的组合形式，第一个凸透镜实现等比例放大，第二个凸透镜实现4倍放大倍率。

5.根据权利要求1所述的基于双线阵的海洋飞沫测量装置，其特征在于，所述双线光电二极管阵列包括第一光电二极管阵列单元和第二光电二极管阵列单元；所述第一光电二极管阵列单元和第二光电二极管阵列单元的距离s固定，s的取值范围为1mm～10mm；每个光电二极管阵列单元由N个光电二极管组成，其中，32≤N≤512；所述光电二极管的受光面为正方形，其边长尺寸范围为25μm～200μm。

6.根据权利要求1所述的基于双线阵的海洋飞沫测量装置，其特征在于，所述光电信号采集处理电路包括：前端信号调理电路和FPGA控制电路；

所述前端信号调理电路，用于对双线光电二极管阵列生成的微弱瞬变信号进行快速响应处理，提供给后端的FPGA控制电路一个二值信号；

所述FPGA控制电路包括FPGA芯片，用于对双线光电二极管阵列第一次出现海洋飞沫时计算出海洋飞沫的速度，并根据速度更新采样率，对粒子图像进行采集并将采集到的海洋飞沫图像数据进行压缩存储，当存满一帧后采集三路监测电压值，连同压缩的图像数据通过网络上传至数据处理及显示模块。

7.根据权利要求6所述的基于双线阵的海洋飞沫测量装置，其特征在于，所述前端信号调理电路包括：互阻放大电路U1、后级信号放大电路U2、分压射随电路U3和比较电路U4；

所述互阻放大电路U1，用于将双线光电二极管阵列输出的电流信号转换为电压信号；

所述后级信号放大电路U2，用于将互阻放大电路U1的输出的电压信号进行放大；

所述分压射随电路U3，用于为比较电路U4提供一个进行比较的阈值参考电平；

所述比较电路U4，用于对输入信号与电压阈值参考电平进行比较,其输出电压只有两种：高电平或者低电平，如果用1表示高电平,用0表示低电平，则比较电路U4的输出正好和粒子是否出现遮挡的状态对应起来。