(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210605587.3 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 光子集成 （温州） 创新研究院 地址 325011 浙江省温州市龙湾区蒲州街 道兴平路396号 光电大厦5层 (72)发明人 潘冬宁　武斌　 (51)Int.Cl. G01N 21/31(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种微型光谱传感器及光谱测量系统 (57)摘要 本发明公开了一种微型光谱传感器及光谱 测量系统， 属于水下传感技术领域， 能够解决现 有水下光谱传感器体积、 重量较大， 无法应用于 对设备体积有严格要求的水下环 境的问题。 所述 微型光谱传感器包括位于水下的微型探头和位 于水上的处理模块， 以及连接在两者之间的传输 线； 微型探头包括壳体， 以及位于壳体内的光学 微透镜和多光谱探测器； 光学微透镜用于对水下 目标的微光信号进行聚焦； 多 光谱探测器 设置在 光学微透镜的出光侧， 用于将聚焦后的微光信号 转换为多通道的电信号； 传输线用于将电信号传 输至处理模块； 处理模块用于将电信号转换为数 字信号， 并对数字信号进行多光谱数据分析， 得 到多光谱分析结果。 本发明用于水下目标光谱监 测。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115046947 A 2022.09.13 CN 115046947 A 1.一种微型光谱传感器， 其特征在于， 包括位于水下的微型探头和位于水上的处理模 块， 以及连接在所述 微型探头和所述处 理模块之间的传输线； 所述微型探头包括壳体， 以及位于所述壳体内的光学微透 镜和多光谱探测器； 所述光学微透 镜用于对水 下目标的微 光信号进行聚焦； 所述多光谱探测器设置在所述光学微透镜的出光侧， 用于将聚焦后的微光信号转换为 多通道的电信号； 所述传输线用于将所述电信号传输 至所述处 理模块； 所述处理模块用于将所述电信号转换为数字信号， 并对所述数字信号进行多光谱数据 分析， 得到多光谱分析 结果。 2.根据权利要求1所述的微型光谱传感器， 其特征在于， 所述微型探头还包括前端运放 电路； 所述前端运放电路设置在所述多光谱探测器的信号输出侧； 所述传输线连接在所述 前端运放电路和所述处 理模块之间； 所述前端运 放电路用于对所述多光谱探测器输出的电信号进行放大处 理。 3.根据权利要求2所述的微型光谱传感器， 其特征在于， 所述微型探头还包括滤波电 路； 所述滤波电路连接在所述前端运放电路的信号输出侧； 所述传输线连接在所述滤波电 路和所述处 理模块之间； 所述滤波电路用于对所述前端运 放电路放大后的电信号进行 滤波处理。 4.根据权利要求1所述的微型光谱传感器， 其特征在于， 所述微型探头为多个； 多个所 述微型探头均通过 所述传输线与所述处 理模块连接 。 5.根据权利要求1所述的微型光谱传感器， 其特征在于， 所述处理模块还用于对所述数 字信号进 行预处理， 对预 处理后的数字信号进 行降维处理， 并将降维后的数字信号输入GA ‑ BP神经网络模型中， 得到多光谱分析 结果。 6.根据权利要求5所述的微型光谱传感器， 其特征在于， 所述预处理包括小波去噪处理 和滑动滤波处 理。 7.根据权利要求5所述的微型光谱传感器， 其特征在于， 所述降维处理采用主成分分析 方法。 8.根据权利要求1所述的微型光谱传感器， 其特 征在于， 所述传输线为同轴电缆。 9.一种光谱测量系统， 其特征在于， 包括数据处理中心和权利要求1至8中任一项所述 的微型光谱传感器； 所述处理模块还用于将所述多光谱分析 结果上传至所述数据处 理中心； 所述数据处 理中心用于将所述多光谱分析 结果发送给终端设备。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115046947 A 2一种微型光谱传感器及光谱测量系统 技术领域 [0001]本发明涉及一种微型光谱传感器及光谱测量系统， 属于水 下传感技 术领域。 背景技术 [0002]海洋技术是人类21世纪的三大尖端科学探索领域之一。 随着应用光学、 光电子学、 计算机等相关技术的发展， 人类已经有能力利用各种光学仪器实时观测海洋。 近十几年海 洋光学仪器发展迅速， 不同观测目标物所使用的光谱仪技术有所差异， 如遥感所用的成像 光谱仪、 陆地测量的地物光谱仪。 而海洋目标物所对应的水体波动性的存在， 为海洋 水体表 面以及海 水内部的光谱监测研究提出了一个新的技术要求。 发展海洋技术、 研发 高新设备、 提高长期海洋观测 和预报能力， 受到世界各国的高度重 视。 [0003]为了对海水内部 的目标进行光谱监测， 需要将光谱传感器置于水下， 以探测水下 目标的光信号来进 行光谱分析。 然而目前应用于水下的光谱传感器， 因为其光信号探测、 处 理和光谱分析等功能模块集成在一起， 因而体积较大， 并且还需要具有防水抗压的厚重外 壳进行包裹， 因此整体结构体积、 重量较大， 无法应用于对体积有严格要求的环境。 发明内容 [0004]本发明提供了一种微型光谱传感器及光谱测量系统， 能够解决现有水下光谱传感 器体积、 重量较大， 无法应用于对设备体积有严格要求的水 下环境的问题。 [0005]一方面， 本发明提供了一种微型光谱传感器， 包括位于水下的微型探头和位于水 上的处理模块， 以及连接在所述 微型探头和所述处 理模块之间的传输线； [0006]所述微型探头包括壳体， 以及位于所述壳体内的光学微透 镜和多光谱探测器； [0007]所述光学微透 镜用于对水 下目标的微 光信号进行聚焦； [0008]所述多光谱探测器设置在所述光学微透镜的出光侧， 用于将聚焦后的微光信号转 换为多通道的电信号； [0009]所述传输线用于将所述电信号传输 至所述处 理模块； [0010]所述处理模块用于将所述电信号转换为数字信号， 并对所述数字信号进行多光谱 数据分析， 得到多光谱分析 结果。 [0011]可选的， 所述微型探头还包括前端运放电路； 所述前端运放电路设置在所述多光 谱探测器的信号输出侧； 所述传输线连接在所述前端运 放电路和所述处 理模块之间； [0012]所述前端运 放电路用于对所述多光谱探测器输出的电信号进行放大处 理。 [0013]可选的， 所述微型探头还包括滤波电路； 所述滤波电路连接在所述前端运放电路 的信号输出侧； 所述传输线连接在所述滤波电路和所述处 理模块之间； [0014]所述滤波电路用于对所述前端运 放电路放大后的电信号进行 滤波处理。 [0015]可选的， 所述微型探头为多个； 多个所述微型探头均通过所述传输线与所述处理 模块连接 。 [0016]可选的， 所述处理模块还用于对所述数字信号进行预处理， 对预处理后的数字信说　明　书 1/4 页 3 CN 115046947 A 3