[发明专利]远程光谱分析设备及相关的远程光谱分析方法

说明书

本发明涉及一种LIDAR型远程光谱分析设备(10)及相关的远程光谱分析方法，该远程光谱分析设备包括用于生成发射信号的生成模块(12)、用于向目标材料发送发射信号的发射模块(14)、用于接收响应信号的接收模块(15)以及用于对响应信号进行后处理以确定目标材料的成分的后处理模块(16)。生成模块(12)包括至少两个激光源，每个激光源能够生成预定波长的激光信号；能够混合由不同激光源生成的激光信号的上行混频器；以及第一调制器，该第一调制器能够以第一调制频率调制复合信号以形成发射信号。

技术领域

本发明涉及一种具有复合激光源的远程光谱分析设备。

本发明进一步涉及一种由该设备实施的远程光谱分析方法。

背景技术

现有技术中已经已知各种远程光谱分析方法。申请FR 3,039,331中特别描述了这种光谱分析方法的一个示例。

这种光谱分析方法被称为是“LIDAR”型光谱分析方法，这意味着它是通过下文中被称为术语“LIDAR”的光学远程探测和测量工具来执行的。术语“LIDAR”来自于表达“光探测和测距”。

特别地，该方法使得能够通过向目标材料发射具有确定频率的光波以及之后接收由该材料反射的光波来研究位于LIDAR一定距离处的目标材料的成分。

因此，通过将该反射光波与初始波或参考信号进行比较，例如可以确定该材料的吸收系数，这样通常可确定该材料的精确成分。

光波是由LIDAR以通常由多条光线组成的频率梳的形式发射的。这些光线是由一个或多个具有预定频率的调制器使用本身已知的生成方法根据激光信号来生成的。特别地，基于所需的采样精度来选择该频率。

该频率梳的所有光线被同时发往目标材料，随后由该材料反射并由LIDAR接收。通过与参考信号混合，所接收到的光线使得能够获得目标材料的干涉图样。然后，其傅里叶变换提供目标材料的光谱，即该材料的精确成分。

然后，每条发射的光线使得能够通过LIDAR覆盖预定的波长区域。

然而，对于某些目标材料，现有光谱分析设备的波长域相对受限，这使得不能对这些材料进行充分的研究。

发明内容

本发明旨在显著地扩大远程光谱仪可到达的波长区域，以便能够更有效地分析所有目标材料。

为此，本发明涉及一种LIDAR类型的远程光谱分析设备，所述远程光谱分析设备包括用于生成发射信号的生成模块；用于向目标材料发送所述发射信号的发射模块；用于接收由所述目标材料反射的对应于所述发射信号的响应信号的接收模块；用于对所述响应信号进行后处理以确定所述目标材料的成分的后处理模块。

所述生成模块包括至少两个激光源，每个激光源能够生成预定波长的激光信号，所述预定波长与该激光源或另一激光源的波长不同；上行混频器，所述上行混频器能够混合由所述不同激光源生成的激光信号以形成复合信号；以及第一调制器，所述第一调制器能够将复合信号调制到第一调制频率(F₁)以形成所述发射信号。

根据本发明的其他有利方面，所述设备包括单独或根据所有技术上可能的组合考虑的以下特征中的一个或多个：

所述后处理模块包括主滤波器，所述主滤波器能够从所接收到的响应信号中提取对应于所述不同预定波长的基本信号；

所述生成模块进一步包括分离器，所述分离器用于对所述复合信号或所述发射信号进行分离以形成用于所述后处理模块的参考信号；

所述后处理模块进一步包括附加滤波器，所述附加滤波器能够从所述参考信号中提取对应于所述不同预定波长的基本信号；

所述生成模块进一步包括第二调制器，所述第二调制器能够以不同于所述第一调制频率的第二调制频率调制所述复合信号；