[发明专利]一种基于激光雷达的水下垂向悬浮物浓度探测方法及系统

说明书

本申请涉及水体环境监测技术领域，具体而言，涉及一种基于激光雷达的水下垂向悬浮物浓度探测方法及系统，可以解决难以准确探测和掌握水体中悬浮物浓度的三维分布信息的问题。探测系统包括：发射器，用于向待测水体发出激光脉冲，激光脉冲在进入待测水体后，在待测水体中进行传播，当激光脉冲在待测水体中传播时，发生散射，散射包括前向散射及后向散射；接收器，用于接收激光脉冲在待测水体中产生的后向散射信号，后向散射信号为激光脉冲在待测水体中经过水体本身及悬浮颗粒物的散射后产生的后向散射，后向散射信号包括水体信息；计算机，用于接收水体信息，并根据水体信息得出待测水体的水下逐层悬浮物浓度。

技术领域

本申请涉及水体环境监测技术领域，具体而言，涉及一种基于激光雷达的水下垂向悬浮物浓度探测方法及系统。

背景技术

水中悬浮物指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥沙、黏土、微生物等，水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一，并且水中悬浮物是造成水浑浊的主要原因。

目前在对水中悬浮物浓度进行监测时，工作人员会通过人工逐层对水体取样的方法，进而再对水样进行实验室化学分析实现，需要耗费大量的人力物力，而且所得到的仅是取样点的数据，对区域面状水域的评价只能是以点代面，也会通过对悬浮物垂向分布遥感反演，进而对水中的悬浮物浓度进行测算。

然而，限制于自然条件下入射太阳光线的穿透能力，被动遥感仅可以探测到水体表层一定深度的水体信号，且存在单条表层遥感反射率与水下逐层悬浮物浓度/固有光学特性“一对多”的多解问题，难以准确探测和掌握光学深水区水下更深水体中悬浮物浓度的三维分布信息。

发明内容

为了解决难以准确探测和掌握水体中悬浮物浓度的三维分布信息的问题，突破以往遥感水质监测仅停留在水体表层的局限性，本申请提供了一种基于激光雷达的水下垂向悬浮物浓度探测方法及系统。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种基于激光雷达的水下垂向悬浮物浓度探测系统，所述探测系统包括：

发射器，用于向待测水体发出激光脉冲，所述激光脉冲在进入所述待测水体后，在所述待测水体中进行传播，当所述激光脉冲在所述待测水体中传播时，发生散射，所述散射包括前向散射及后向散射；

接收器，用于接收所述激光脉冲在所述待测水体中产生的后向散射信号，所述后向散射信号为所述激光脉冲在所述待测水体中经过水体本身及悬浮颗粒物的散射后产生的后向散射，所述后向散射信号包括水体信息；

计算机，用于接收所述水体信息，并根据所述水体信息得出所述待测水体的水下逐层悬浮物浓度。

在一些实施例中，所述发射器包括激光发生器、凹透镜及凸透镜， 所述激光发生器产生的激光，依次通过所述凹透镜及凸透镜后，向外传播。

在一些实施例中，所述接收器包括：

滤光片，所述滤光片用于接收光线，并对接收到的光线进行筛选过滤，只允许特定波长段的光线通过；

光阑，所述光阑用于限制光线的光束大小，光线在经过所述光阑时，所述光线只能通过所述光阑上特定的孔进行传播；

透镜，所述透镜用于对光线进行准直，使光线能够平行传播；

光圈，用于控制光线的通过量；

光电倍增管，所述光电倍增管用于将接收到的光信号转化为电信号，方便后续进行分析。

在一些实施例中，所述探测系统还包括：

采集卡，所述采集卡与所述接收器连接，用于接收所述接收器输出的信号，并对所述信号进行存储，所述采集卡还与所述计算机连接，用于在对所述信号进行存储后，将所述信号传输至所述计算机。

在一些实施例中，所述计算机包括：