專利名稱：被動式長程差分吸收光譜氣體污染監(jiān)測系統(tǒng)及方法
被動式長程差分吸收光譜氣體污染監(jiān)測系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于大氣環(huán)境監(jiān)測的基于太陽散光的被動式長程差分吸收光譜氣體污染監(jiān)測系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的監(jiān)測氣體污染的差分吸收光譜技術(shù)，按照光源不同可以分為利用太陽的散射光的被動多軸差分吸收光譜技術(shù)；利用氙燈、LED等人工光源的長程差分吸收光譜技術(shù)。被動多軸差分吸收光譜技術(shù)優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，功耗低；缺點是要求儀器觀測方向無建筑物遮擋，安裝地點選擇存在限制，測量值是污染氣體的整層柱濃度分布，難以監(jiān)測地表氣體濃度。長程差分吸收光譜技術(shù)通過光源的發(fā)射、接收，能夠快速監(jiān)測光程內(nèi)氣體濃度變化， 但包括光源的發(fā)射、接收裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；配套的角反射鏡安裝不方便；使用的人工光源壽命低，功耗高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了結(jié)合現(xiàn)有的差分吸收光譜技術(shù)，發(fā)明一種利用太陽光和漫反射板的差分吸收光譜氣體污染監(jiān)測系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)利用放置在遠(yuǎn)處的漫反射板反射太陽光，再利用望遠(yuǎn)鏡接收系統(tǒng)接獲取反射光。通過對采集的光譜信號分析，利用差分吸收光譜算法，可獲取望遠(yuǎn)鏡和漫反射板之間的污染氣體濃度情況，實現(xiàn)對氣體污染的快速監(jiān)測。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是被動式長程差分吸收光譜氣體污染監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)設(shè)置一個接收望遠(yuǎn)鏡，所述接收望遠(yuǎn)鏡正前方安裝有漫反射板A，所述接收望遠(yuǎn)鏡與漫反射板A之間安裝有漫反射板B，所述漫反射板A與漫反射板B平行，漫反射板B的基板下端連接有轉(zhuǎn)軸，控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，漫反射板B從接收望遠(yuǎn)鏡的接收光路中切入與切出，所述接收望遠(yuǎn)鏡采集到的漫反射板A、B反射的太陽光分別通過光纖傳輸?shù)焦庾V儀，進(jìn)入光譜儀的散射光在完成色散、 光電轉(zhuǎn)化與數(shù)字化后通過USB線傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中存儲、計算、對比。
所述漫反射板A距離接收望遠(yuǎn)鏡100-400m，漫反射板B距離接收望遠(yuǎn)鏡0. 2m,漫反射板A、B的材料是聚四氟乙烯，所述接收望遠(yuǎn)鏡采集漫反射板B反射的太陽光分用來測量參考光譜，所述接收望遠(yuǎn)鏡采集漫反射板A反射的太陽光用來測量大氣吸收光譜。利用測量的大氣吸收光譜和參考光譜，基于差分吸收光譜方法解析漫反射板A、B之間的污染氣體濃度。
本發(fā)明的主要優(yōu)點是1、本發(fā)明基于太陽光漫反射板的污染氣體監(jiān)測方法，結(jié)合了現(xiàn)有的主動、被動差分吸收光譜技術(shù)的優(yōu)點，不但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，而且彌補了現(xiàn)有技術(shù)中主動式長程差分吸收光譜氣體污染監(jiān)測系統(tǒng)中。
2、本發(fā)明電機(jī)控制的漫反射組件，實現(xiàn)不同距離的漫反射板組件的交替測量，解決了由于太陽光信息變化給測量帶來誤差的問題。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，漫反射板A與接收望遠(yuǎn)鏡1的距離是100-400m，漫反射板B與接收望遠(yuǎn)鏡1的距離是0. 2m，調(diào)整漫反射板B至和漫反射板A平行，調(diào)整接收望遠(yuǎn)鏡1，觀測到漫反射板A。測量參考譜時，控制電機(jī)3旋轉(zhuǎn)，將漫反射板B切入光路，接收望遠(yuǎn)鏡1采集漫反射板B反射的太陽光2，通過光纖4傳輸?shù)焦庾V儀5 ；測量大氣譜時，控制電機(jī)3旋轉(zhuǎn)，將漫反射板B切出光路，接收望遠(yuǎn)鏡1集漫反射板A反射的太陽光2，通過光纖4傳輸?shù)焦庾V儀 5。進(jìn)入光譜儀5的散射光在完成色散、光電轉(zhuǎn)化與數(shù)字化后通過USB線傳導(dǎo)到計算機(jī)6中存儲、計算、對比。利用測量的大氣吸收光譜和參考光譜，基于差分吸收光譜方法解析漫反射板A、B之間的污染氣體濃度，，實現(xiàn)對氣體污染的快速監(jiān)測。
權(quán)利要求
1.被動式長程差分吸收光譜氣體污染監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)設(shè)置一個接收望遠(yuǎn)鏡，所述接收望遠(yuǎn)鏡正前方安裝有漫反射板A，所述接收望遠(yuǎn)鏡與漫反射板A之間安裝有漫反射板B，所述漫反射板A與漫反射板B平行，漫反射板B的基板下端連接有轉(zhuǎn)軸，控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，漫反射板B從接收望遠(yuǎn)鏡的接收光路中切入與切出，所述接收望遠(yuǎn)鏡采集到的漫反射板A、B反射的太陽光分別通過光纖傳輸?shù)焦庾V儀，進(jìn)入光譜儀的散射光在完成色散、光電轉(zhuǎn)化與數(shù)字化后通過USB線傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中存儲、計算、對比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動式長程差分吸收光譜氣體污染監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于 所述漫反射板A距離接收望遠(yuǎn)鏡100-400m，漫反射板B距離接收望遠(yuǎn)鏡0. 2m，漫反射板A、 B的材料是聚四氟乙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動式長程差分吸收光譜氣體污染監(jiān)測方法，其特征在于 所述接收望遠(yuǎn)鏡采集漫反射板B反射的太陽光用來測量參考光譜，所述接收望遠(yuǎn)鏡采集漫反射板A反射的太陽光用來測量大氣吸收光譜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的被動式長程差分吸收光譜氣體污染監(jiān)測方法，其特征在于結(jié)合太陽散射光和漫反射板，利用測量的大氣吸收光譜和參考光譜，基于差分吸收光譜方法解析漫反射板A、B之間的污染氣體濃度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種被動式長程差分吸收光譜氣體污染監(jiān)測系統(tǒng)及方法，設(shè)置一個接收望遠(yuǎn)鏡，接收望遠(yuǎn)鏡正前方安裝有漫反射板A，接收望遠(yuǎn)鏡與漫反射板A之間安裝有漫反射板B，漫反射板A與漫反射板B平行，漫反射板B的基板下端連接有轉(zhuǎn)軸，控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，漫反射板B從接收望遠(yuǎn)鏡的接收光路中切入與切出，接收望遠(yuǎn)鏡采集到的漫反射板A、B反射的太陽光分別通過光纖傳輸?shù)焦庾V儀，進(jìn)入光譜儀的散射光在完成色散、光電轉(zhuǎn)化與數(shù)字化后通過USB線傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中存儲，利用差分吸收光譜方法解析計算污染氣體濃度。本發(fā)明結(jié)合了現(xiàn)有的主動、被動差分吸收光譜技術(shù)的優(yōu)點，不但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，而且彌補了現(xiàn)有技術(shù)中主動式長程差分吸收光譜氣體污染監(jiān)測系統(tǒng)中人工光源壽命低，功耗高，角反射鏡安裝困難的缺點。
文檔編號G01N21/31GK102507478SQ20111035853
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者劉文清, 劉進(jìn), 司福祺, 周海金, 竇科 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所