專利名稱：Cmos環(huán)境監(jiān)測(cè)光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣體監(jiān)測(cè)光譜儀器，即CMOS氣體監(jiān)測(cè)光譜儀。
背景技術(shù)：
采用光學(xué)方法測(cè)量污染氣體成份和濃度，可使樣品始終保持在氣體狀態(tài)，無(wú)試劑損耗，維護(hù)量小，是當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要趨勢(shì)。污染氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)可概括為高壓氙燈為光源，由拋物反射鏡準(zhǔn)直成平行光出射，通過樣品氣體后由接收端拋物反射鏡將光匯聚，進(jìn)入分光系統(tǒng)，不同波長(zhǎng)光由探測(cè)器接收，與入射光譜比較得到吸收光譜信息。吸收光譜包含了大量來自大氣分子、氣溶膠的散射，燈光譜起伏、反射鏡的光譜選擇性等造成的寬光譜結(jié)構(gòu)，通過對(duì)吸收光譜進(jìn)行高階多項(xiàng)式擬合，用原吸收光譜除以多項(xiàng)式擬合曲線獲得吸收分子的特征差分光譜，去除寬帶成分影響，將差分吸收光譜與實(shí)驗(yàn)室獲得的吸收分子的標(biāo)準(zhǔn)濃度的參考光譜進(jìn)行擬合，計(jì)算出濃度。由于光譜監(jiān)測(cè)方法采用線采樣，有利于對(duì)空氣質(zhì)量的表征，同時(shí)具有多組分監(jiān)測(cè)、操作維護(hù)方便、維修費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。但目前測(cè)量系統(tǒng)以點(diǎn)式光電倍增管為探測(cè)器，只能采用機(jī)械掃描方式對(duì)光譜進(jìn)行逐點(diǎn)探測(cè)，一方面增加了儀器成本，降低了系統(tǒng)可靠性，另一方面由于不能同時(shí)采集全波段光譜信息，易受大氣擾動(dòng)影響。
實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有探測(cè)技術(shù)存在的不足之處，本實(shí)用新型提出以新型CMOS陣列探測(cè)器為基礎(chǔ)的環(huán)境監(jiān)測(cè)光譜儀，采用攝像式光譜采集，無(wú)機(jī)械掃描部件，成本低、可靠性高；可瞬時(shí)攝取全波段光譜信息，受大氣擾動(dòng)影響小。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是所述的CMOS環(huán)境監(jiān)測(cè)光譜儀，包括兩面相對(duì)設(shè)置的拋物反射鏡，其中一面拋物反射鏡的焦點(diǎn)處設(shè)有光源，其特征在于另一面拋物反射鏡的焦點(diǎn)處設(shè)有光纖，所述光纖連接到一部單色儀上，所述單色儀的接收單元采用CMOS陣列探測(cè)器，該探測(cè)器與控制計(jì)算機(jī)連接。
本實(shí)用新型的工作原理是所述光源發(fā)出的光，由拋物反射鏡準(zhǔn)直成平行光出射，由接收端拋物反射鏡將光匯聚耦合進(jìn)入光纖，通過光纖導(dǎo)入單色儀，單色儀將光纖導(dǎo)入的復(fù)合光分解為一系列高純度的單色光，形成出射光譜，由CMOS陣列探測(cè)器攝像接收并進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，然后將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，通過與發(fā)射光譜，監(jiān)測(cè)氣體光譜比較、分析，確定污染氣體成分和濃度。
本實(shí)用新型的有益效果是與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)(1)本實(shí)用新型通過在系統(tǒng)核心部分——光譜采集部分使用CMOS陣列探測(cè)器，從而避免了現(xiàn)有系統(tǒng)中的機(jī)械掃描部分，能夠一次性獲取全波段光譜信息。不僅降低了儀器成本，而且可以通過瞬時(shí)采集減少大氣擾動(dòng)影響。(2)可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多種污染氣體成分、濃度，測(cè)量全部監(jiān)測(cè)路徑平均值。(3)能自動(dòng)消除系統(tǒng)誤差包括漂離光(stray light)，由軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)波長(zhǎng)定標(biāo)。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用在空氣質(zhì)量、汽車尾氣及污染源監(jiān)測(cè)等方面。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見附圖1，所述的CMOS環(huán)境監(jiān)測(cè)光譜儀，包括兩面相對(duì)設(shè)置的拋物反射鏡1-a、1-b，其中拋物反射鏡1-a的焦點(diǎn)處設(shè)有光源2，光源2采用高壓氙燈。另一面拋物反射鏡1-b的焦點(diǎn)處設(shè)有光纖3，光纖3連接到單色儀4上，單色儀4的接收單元采用CMOS陣列探測(cè)器5，CMOS陣列探測(cè)器5與控制計(jì)算機(jī)6連接。高壓氙燈2發(fā)射光經(jīng)由拋物反射鏡1-a準(zhǔn)直成平行光出射，由接收端拋物反射鏡1-b將光匯聚耦合進(jìn)入光纖3，通過光纖3導(dǎo)入單色儀4，單色儀4將光纖3導(dǎo)入的復(fù)合光分解為一系列高純度的單色光，并投射到后方的CMOS陣列探測(cè)器5上，由CMOS陣列探測(cè)器5攝像接收整個(gè)光譜段數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)6采集后，與發(fā)射光譜、監(jiān)測(cè)氣體光譜比較，通過相關(guān)光譜分析確定污染氣體成分和濃度。
本實(shí)用新型的主要監(jiān)測(cè)技術(shù)指標(biāo)如下
權(quán)利要求1.本實(shí)用新型涉及的CMOS氣體監(jiān)測(cè)光譜儀，包括兩面相對(duì)設(shè)置的拋物反射鏡(1-a、1-b)，其中拋物反射鏡(1-a)的焦點(diǎn)處設(shè)有光源(2)，其特征在于拋物反射鏡(1-b)的焦點(diǎn)處設(shè)有光纖(3)，所述光纖(3)與單色儀(4)連接，單色儀(4)的接收單元采用CMOS陣列探測(cè)器(5)，CMOS陣列探測(cè)器(5)與控制計(jì)算機(jī)(6)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種氣體監(jiān)測(cè)光譜儀器，即CMOS氣體監(jiān)測(cè)光譜儀，包括兩面相對(duì)設(shè)置的拋物反射鏡(1－a、1－b)，其中拋物反射鏡(1－a)的焦點(diǎn)處設(shè)有光源(2)，其特征在于拋物反射鏡(1－b)的焦點(diǎn)處設(shè)有光纖(3)，所述光纖(3)與單色儀(4)連接，單色儀(4)的接收單元采用CMOS陣列探測(cè)器(5)，CMOS陣列探測(cè)器(5)與控制計(jì)算機(jī)(6)連接。本實(shí)用新型具有一次性獲取全波段光譜信息的特點(diǎn)，不僅降低了儀器成本，而且可以通過瞬時(shí)采集減少大氣擾動(dòng)影響，可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多種污染氣體成分、濃度，測(cè)量全部監(jiān)測(cè)路徑平均值，能自動(dòng)消除系統(tǒng)誤差包括漂離光(stray light)，由軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)波長(zhǎng)定標(biāo)。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用在空氣質(zhì)量、汽車尾氣及污染源監(jiān)測(cè)等方面。
文檔編號(hào)G01N21/31GK2762115SQ20052006831
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2005年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月14日
發(fā)明者韓亞農(nóng), 方紹斌, 黃燁, 季軍, 朱元 申請(qǐng)人:合肥亞太科技發(fā)展有限公司