本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及一種CO2在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)溫室氣體引發(fā)的氣候變化和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)，直接威脅著人類(lèi)的生存發(fā)展，而CO2則為最主要的溫室氣體。因此，對(duì)環(huán)境大氣中的CO2濃度進(jìn)行高靈敏在線(xiàn)遙測(cè)，可以用于監(jiān)測(cè)陸地生態(tài)系統(tǒng)中的CO2通量，對(duì)了解局地氣候、治理環(huán)境等方面意義重大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出一種CO2在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣中C02的高靈敏度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種CO2在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括光學(xué)部件模塊、電學(xué)部件模塊和光學(xué)收發(fā)望遠(yuǎn)鏡，所述光學(xué)部件模塊包括瞄準(zhǔn)器、傳輸光纖、自聚焦透鏡、菲涅耳透鏡、反射鏡陣列、校準(zhǔn)池、泵、探測(cè)器和三通閥，所述電學(xué)部件模塊包括激光器、溫度電流控制電路、信號(hào)發(fā)生電路、鎖相放大電路、信號(hào)采集和處理器，所述菲涅耳透鏡和激光器構(gòu)成所述光學(xué)收發(fā)望遠(yuǎn)鏡。
進(jìn)一步的，所述菲涅耳透鏡中心開(kāi)有通孔。
進(jìn)一步的，所述激光器采用中心波長(zhǎng)1572.3nm的DFB激光器。
進(jìn)一步的，所述光學(xué)收發(fā)望遠(yuǎn)鏡還設(shè)有擴(kuò)束系統(tǒng)。
進(jìn)一步的，所述擴(kuò)束系統(tǒng)包括凹透鏡和凸透鏡。
根據(jù)本發(fā)明的CO2在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不需要?dú)怏w采樣，不受環(huán)境地形限制，具有大范圍動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)，且監(jiān)測(cè)范圍廣，監(jiān)測(cè)靈敏度高，實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣中C02的高靈敏度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。
附圖說(shuō)明
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的CO2在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的CO2在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖1所示，本發(fā)明提出一種CO2在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括光學(xué)部件模塊、電學(xué)部件模塊和光學(xué)收發(fā)望遠(yuǎn)鏡，光學(xué)部件模塊包括瞄準(zhǔn)器、傳輸光纖、自聚焦透鏡、菲涅耳透鏡、反射鏡陣列、校準(zhǔn)池、泵、探測(cè)器和三通閥，電學(xué)部件模塊包括激光器、溫度電流控制電路、信號(hào)發(fā)生電路、鎖相放大電路、信號(hào)采集和處理器，菲涅耳透鏡和激光器構(gòu)成所述光學(xué)收發(fā)望遠(yuǎn)鏡，其中激光器作為光學(xué)發(fā)射裝置，菲涅耳透鏡作為光學(xué)接收裝置，兩者間安裝凹透鏡和凸透鏡組成擴(kuò)束系統(tǒng)，構(gòu)成光學(xué)收發(fā)望遠(yuǎn)鏡。激光器采用中心波長(zhǎng)1572.3nm的DFB激光器。
溫度電流控制電路通過(guò)對(duì)激光器溫度和電流的調(diào)節(jié)，分別實(shí)現(xiàn)激光器波長(zhǎng)的粗調(diào)和微調(diào)，將激光波長(zhǎng)調(diào)諧到1572.3nm處監(jiān)測(cè)CO2吸收線(xiàn)，信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的鋸齒波信號(hào)疊加在激光器驅(qū)動(dòng)電流上實(shí)現(xiàn)激光輸出波長(zhǎng)掃描，數(shù)據(jù)采集同步觸發(fā)信號(hào)是由信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的并與鋸齒掃描信號(hào)同步的脈沖觸發(fā)信號(hào)，鎖相放大電路用于波長(zhǎng)調(diào)制光譜中的諧波監(jiān)測(cè)，從探測(cè)器輸出電信號(hào)中提取出二次諧波信號(hào)，信號(hào)采集和處理器完成鎖相放大電路輸出電信號(hào)的采集處理和濃度反演。
菲涅耳透鏡中心開(kāi)有通孔，使激光器尾纖輸出的激光經(jīng)過(guò)透鏡組擴(kuò)束后從通孔輸出，到達(dá)反射鏡陣列后按原光路反射。反射光由菲涅耳透鏡接收并匯聚，傳輸?shù)教綔y(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
采用的菲涅爾透鏡實(shí)現(xiàn)光會(huì)聚作用，其鏡面厚度僅有幾個(gè)毫米，各環(huán)帶球面曲率半徑按消除球差的要求進(jìn)行加工，通光口徑與焦距之比達(dá)到1：1，具有重量輕，成本低的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的CO2在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不需要?dú)怏w采樣，不受環(huán)境地形限制，具有大范圍動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)，且監(jiān)測(cè)范圍廣，監(jiān)測(cè)靈敏度高，實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣中C02的高靈敏度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。
盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。