專(zhuān)利名稱(chēng)：紅外環(huán)境氣體遙感方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種環(huán)境氣體監(jiān)測(cè)方法及裝置，特別是一種紅外環(huán)境氣體遙感方法及裝置。
背景技術(shù)：
采用紅外檢測(cè)原理監(jiān)測(cè)環(huán)境氣體是ー種具有較好前途的方法，目前紅外遙感監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境的方法一般有兩種，一種是反射法，ー種是直射法。第一種反射法是紅外發(fā)射器和紅外接收器在一端，反射鏡在另一端，紅外發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)反射鏡發(fā)射紅外光，紅外接收器接收反射鏡反射的紅外光，再通過(guò)紅外光的直射和反射路徑上被氣體吸收所造成的損耗，計(jì)算
出環(huán)境中被測(cè)氣體的濃度；第二種直射法是紅外發(fā)射器在一端，紅外接收器在另一端，紅外發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)紅外接收器發(fā)射紅外光，紅外接收器接收到發(fā)射器發(fā)射的紅外光，通過(guò)紅外光發(fā)射傳播路徑上被氣體吸收造成的損耗，計(jì)算被測(cè)氣體的濃度。這兩種方法均存在兩個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，第一，由于環(huán)境中的粉塵和水分會(huì)吸收紅外光，會(huì)影響氣體監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性；第二，通過(guò)紅外光損耗計(jì)算的被測(cè)氣體濃度，是假設(shè)紅外發(fā)射端和紅外接收(或反射端)之間的被測(cè)氣體濃度相同的理想條件，不能正確反映被測(cè)氣體在遙感空間的分布。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種紅外環(huán)境氣體遙感方法及裝置，解決目前紅外氣體監(jiān)測(cè)中的環(huán)境干擾問(wèn)題。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的紅外環(huán)境氣體遙感包括方法及裝置，裝置包括紅外發(fā)射器、紅外接收器、發(fā)射端紅外氣體傳感器、接收端紅外氣體傳感器和旋轉(zhuǎn)云臺(tái)；紅外發(fā)射器和發(fā)射端紅外氣體傳感器安裝在旋轉(zhuǎn)云臺(tái)上；所述的紅外接收器有2個(gè)紅外接收窗ロ，分別為第一紅外接收窗口和第二紅外接收窗ロ，其中第一紅外接收窗ロ上安裝有普通透鏡，第二紅外接收窗口上安裝有濾鏡，與第一紅外接收窗ロ對(duì)應(yīng)處連接第一光電接收管，與第二紅外接收窗ロ對(duì)應(yīng)處連接第二光電接收管，第一光電接收管和第二光電接收管的輸出端均與信號(hào)處理器的輸入端連接；接收端紅外氣體傳感器連接在紅外接收器上；旋轉(zhuǎn)云臺(tái)裝有步進(jìn)電機(jī)，能夠進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)。環(huán)境氣體檢測(cè)遙感檢測(cè)方法包括平均濃度檢測(cè)和氣體分布信息獲??；
平均濃度檢測(cè)方法紅外發(fā)射器發(fā)射被測(cè)氣體吸收波長(zhǎng)的紅外光，相隔紅外發(fā)射器一定距離的紅外接收器接收到紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光，被測(cè)氣體對(duì)紅外光的吸收作用，使紅外接收器接收的紅外光信號(hào)有所衰減，根據(jù)紅外光的衰減信號(hào)可以得到被測(cè)氣體在紅外發(fā)射器和紅外接收器之間空間的平均濃度；
環(huán)境空間氣體分布信息獲取方法是紅外接收器能夠獲得紅外發(fā)射器和紅外接收器之間光路空間的被測(cè)氣體平均濃度值，通過(guò)分別與紅外接收器和紅外發(fā)射器一起的發(fā)射端紅外氣體傳感器和接收端紅外氣體傳感器，獲得發(fā)射端紅外氣體傳感器和接收端紅外氣體傳感器的信號(hào)，則可以獲得遙感光路空間的被測(cè)氣體線(xiàn)性分布信息；安裝在旋轉(zhuǎn)云臺(tái)上的紅外發(fā)射器在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，遠(yuǎn)距離布置的若干紅外接收器收到若干光路的信號(hào)，通過(guò)發(fā)射端紅外氣體傳感器和接收端紅外氣體傳感器的信號(hào)，可以獲得不同光路的線(xiàn)性氣體分布，由線(xiàn)到面，由此可以得到整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域被測(cè)氣體的ニ維分布信息。有益效果，由于采用了上述方案，紅外發(fā)射器能夠發(fā)射被測(cè)氣體吸收特征波長(zhǎng)的紅外光，安裝在 旋轉(zhuǎn)云臺(tái)上；所述的紅外接收器有2個(gè)紅外接收窗ロ，可以分別接收兩組紅外光，其中ー個(gè)窗ロ是普通濾鏡，另ー個(gè)窗ロ是過(guò)濾被測(cè)氣體吸收波長(zhǎng)紅外光的濾鏡；發(fā)射端氣體傳感器是微型測(cè)量被測(cè)環(huán)境氣體的傳感器；旋轉(zhuǎn)云臺(tái)裝有步進(jìn)電機(jī)，能夠控制紅外發(fā)射器進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)。第一紅外接收窗ロ有普通透鏡，第二紅外接收窗ロ有濾鏡，能夠過(guò)濾被測(cè)氣體吸收波長(zhǎng)的紅外光；第一光電接收管接收第一紅外接收窗ロ進(jìn)入的紅外光，第二光電接收管接收第二紅外接收窗ロ進(jìn)入的紅外光，兩個(gè)光電接收管輸出的輸入信號(hào)處理器進(jìn)行差分處理，即可消除環(huán)境中干擾物質(zhì)即粉塵和水對(duì)檢測(cè)信號(hào)的干擾，解決了目前紅外氣體監(jiān)測(cè)中的環(huán)境干擾問(wèn)題，達(dá)到了本發(fā)明的目的。優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的紅外環(huán)境氣體遙感方法及裝置解決了目前紅外監(jiān)測(cè)氣體的問(wèn)題，具有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)。第一，能夠監(jiān)測(cè)環(huán)境氣體在空間的分布；第二，能較好地解決環(huán)境粉塵、水分等干擾問(wèn)題，獲得準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)結(jié)果。該發(fā)明適合安全環(huán)境、碳排放、環(huán)保等領(lǐng)域的氣體監(jiān)測(cè)。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明紅外發(fā)射器和紅外接收器間的被測(cè)氣體濃度與位置關(guān)系圖。圖3是本發(fā)明區(qū)域氣體濃度分布信息獲取示意圖。圖4是本發(fā)明紅外接收器結(jié)構(gòu)圖。圖中，I、紅外接收器；2、紅外接收器，3、發(fā)射端紅外氣體傳感器；4、接收端紅外氣體傳感器；5、旋轉(zhuǎn)云臺(tái)；6、紅外接收窗ロ ；7、紅外接收窗ロ ；8、光電接收管；9、光電接收管；10、信號(hào)處理器。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :紅外環(huán)境氣體遙感包括方法及裝置，裝置包括紅外發(fā)射器I、紅外接收器2、發(fā)射端紅外氣體傳感器3、接收端紅外氣體傳感器4和旋轉(zhuǎn)云臺(tái)5 ;紅外發(fā)射器I和發(fā)射端紅外氣體傳感器3安裝在旋轉(zhuǎn)云臺(tái)5上；所述的紅外接收器2有2個(gè)紅外接收窗ロ，分別為第一紅外接收窗ロ 6和第二紅外接收窗ロ 7，其中第一紅外接收窗ロ 6上安裝有普通透鏡，第二紅外接收窗ロ 7上安裝有濾鏡，與第一紅外接收窗ロ 6對(duì)應(yīng)處連接第一光電接收管8，與第二紅外接收窗ロ 7對(duì)應(yīng)處連接第二光電接收管9，第一光電接收管8和第二光電接收管9的輸出端均與信號(hào)處理器10的輸入端連接；接收端紅外氣體傳感器4連接在紅外接收器2上；旋轉(zhuǎn)云臺(tái)5裝有步進(jìn)電機(jī)，能夠進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)。環(huán)境氣體檢測(cè)遙感檢測(cè)方法包括平均濃度檢測(cè)和氣體分布信息獲取；
平均濃度檢測(cè)方法紅外發(fā)射器I發(fā)射被測(cè)氣體吸收波長(zhǎng)的紅外光，相隔紅外發(fā)射器I一定距離的紅外接收器2接收到紅外發(fā)射器I發(fā)射的紅外光，被測(cè)氣體對(duì)紅外光的吸收作用，使紅外接收器2接收的紅外光信號(hào)有所衰減，根據(jù)紅外光的衰減信號(hào)可以得到被測(cè)氣體在紅外發(fā)射器I和紅外接收器2之間空間的平均濃度；
環(huán)境空間氣體分布信息獲取方法是紅外接收器2能夠獲得紅外發(fā)射器I和紅外接收器2之間光路空間的被測(cè)氣體平均濃度值，通過(guò)分別與紅外接收器2和紅外發(fā)射器I 一起的發(fā)射端紅外氣體傳感器3和接收端紅外氣體傳感器4，獲得發(fā)射端紅外氣體傳感器3和接收端紅外氣體傳感器4的信號(hào)，則可以獲得遙感光路空間的被測(cè)氣體線(xiàn)性分布信息；然后，安裝在旋轉(zhuǎn)云臺(tái)5上的紅外發(fā)射器I在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，遠(yuǎn)距離布置的若干紅外接收器2收到若干光路的信號(hào)，通過(guò)發(fā)射端紅外氣體傳感器3和接收端紅外氣體傳感器4的信號(hào)，可以獲得不同光路的線(xiàn)性氣體分布，由線(xiàn)到面，由此可以得到整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域被測(cè)氣體的ニ維分布信息。圖I為實(shí)現(xiàn)紅外環(huán)境氣體遙感的裝置。紅外發(fā)射器I發(fā)射被測(cè)氣體吸收波長(zhǎng)的紅外光，相隔紅外發(fā)射器I 一定距離的紅外接收器2接收到紅外發(fā)射器I發(fā)射的紅外光，由于被測(cè)氣體對(duì)紅外光的吸收作用，使紅外接收器2接收的紅外光信號(hào)有所衰減，根據(jù)紅外光的衰減信號(hào)可以得到被測(cè)氣體在紅外發(fā)射器I和紅外接收器2之間空間的平均濃度C。分別與紅外接收器2和紅外發(fā)射器I安裝一起的發(fā)射端紅外氣體傳感器3和接收端紅外氣體傳感器4，分別獲得紅外發(fā)射器I和紅外接收器2所處位置的氣體濃度C1和C2,則可以獲得遙感光路空間的被測(cè)氣體線(xiàn)性分布信息。平均濃度C、氣體濃度C1和C2三者之間的關(guān)系有
權(quán)利要求
1.一種紅外環(huán)境氣體遙感裝置，其特征是裝置包括紅外發(fā)射器、紅外接收器、發(fā)射端紅外氣體傳感器、接收端紅外氣體傳感器和旋轉(zhuǎn)云臺(tái)；紅外發(fā)射器和發(fā)射端紅外氣體傳感器安裝在旋轉(zhuǎn)云臺(tái)上；所述的紅外接收器有2個(gè)紅外接收窗口，分別為第一紅外接收窗口和第二紅外接收窗口，其中第一紅外接收窗口上安裝有普通透鏡，第二紅外接收窗口上安裝有濾鏡，與第一紅外接收窗口對(duì)應(yīng)處連接第一光電接收管，與第二紅外接收窗口對(duì)應(yīng)處連接第二光電接收管，第一光電接收管和第二光電接收管的輸出端均與信號(hào)處理器的輸入端連接；接收端紅外氣體傳感器連接在紅外接收器上；旋轉(zhuǎn)云臺(tái)裝有步進(jìn)電機(jī)，能夠進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)。
2.一種紅外環(huán)境氣體遙感方法，其特征是環(huán)境氣體檢測(cè)遙感檢測(cè)方法包括平均濃度檢測(cè)和氣體分布信息獲??； 平均濃度檢測(cè)方法紅外發(fā)射器發(fā)射被測(cè)氣體吸收波長(zhǎng)的紅外光，相隔紅外發(fā)射器一定距離的紅外接收器接收到紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光，被測(cè)氣體對(duì)紅外光的吸收作用，使紅外接收器接收的紅外光信號(hào)有所衰減，根據(jù)紅外光的衰減信號(hào)可以得到被測(cè)氣體在紅外發(fā)射器和紅外接收器之間空間的平均濃度； 環(huán)境空間氣體分布信息獲取方法是紅外接收器能夠獲得紅外發(fā)射器和紅外接收器之間光路空間的被測(cè)氣體平均濃度值，通過(guò)分別與紅外接收器和紅外發(fā)射器一起的發(fā)射端紅外氣體傳感器和接收端紅外氣體傳感器，獲得發(fā)射端紅外氣體傳感器和接收端紅外氣體傳感器的信號(hào)，則可以獲得遙感光路空間的被測(cè)氣體線(xiàn)性分布信息；然后，安裝在旋轉(zhuǎn)云臺(tái)上的紅外發(fā)射器在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，遠(yuǎn)距離布置的若干紅外接收器收到若干光路的信號(hào)，通過(guò)發(fā)射端紅外氣體傳感器和接收端紅外氣體傳感器的信號(hào)，可以獲得不同光路的線(xiàn)性氣體分布，由線(xiàn)到面，由此可以得到整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域被測(cè)氣體的二維分布信息。
全文摘要
一種紅外環(huán)境氣體遙感方法及裝置，屬于環(huán)境氣體監(jiān)測(cè)方法及裝置。裝置的紅外發(fā)射器和發(fā)射端紅外氣體傳感器安裝在旋轉(zhuǎn)云臺(tái)上；所述的紅外接收器有2個(gè)紅外接收窗口，分別為第一紅外接收窗口和第二紅外接收窗口，與第一紅外接收窗口對(duì)應(yīng)處連接第一光電接收管，與第二紅外接收窗口對(duì)應(yīng)處連接第二光電接收管，第一光電接收管和第二光電接收管的輸出端均與信號(hào)處理器的輸入端連接；接收端紅外氣體傳感器連接在紅外接收器上；旋轉(zhuǎn)云臺(tái)裝有步進(jìn)電機(jī)；檢測(cè)方法包括平均濃度檢測(cè)和氣體分布信息獲取。優(yōu)點(diǎn)能夠監(jiān)測(cè)空間分布的環(huán)境氣體，較好地解決環(huán)境粉塵、水分等干擾問(wèn)題，適合安全環(huán)境、碳排放、環(huán)保等領(lǐng)域的氣體監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01N21/17GK102854146SQ20121037621
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者童紫原, 童敏明, 李猛 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)