[發明專利]中低空大氣成分臨邊探測方法

無效

• 申請號: 200810051466.9
• 申請日: 2008-11-25
• 公開（公告）號: CN101419160A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 陳圣波;汪自軍
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 王立文

技術領域：

本發明涉及一種大氣物理探測，尤其是中低空大氣成分的臨邊探測。

背景技術：

大氣成分的垂直分布探測對研究大氣成分，特別是污染或溫室氣體的空間分布、輸送、演變過程有著重要的意義。

現有的從衛星遙感中低空大氣成分的探測幾何上可以分為垂直探測、臨邊探測和掩星探測三種方式。從探測機理上又分為多光束光譜遙感和單激光源諧波遙感技術。正在使用和發展的光譜遙感有傅氏變換紅外光譜、差分光學吸收光譜、差分吸收激光雷達與激光長程吸收技術。光譜遙感技術實現大范圍實時連續觀測，靈敏度度和分辨率高，但其共同特點都是需要不同波長的兩束或多束光，設備操作復雜、成本高，如CN?101109699公開的“大氣成分垂直分布探測的多軸差分吸收光譜方法與裝置”和CN?201051075Y公開的“被動差分光學吸收光譜儀”。單激光源諧波遙感技術只需要發射單束激光，利用反射光實現大氣成分的探測，相對多束光成本降低，但相對傳統的利用大氣被動發射光譜探測大氣成分其功耗大，對設備控制頻率的特性要求高，如CN?1470863A公開的“單激光源諧波遙感探測氣體的方法及其設備”。作為一種新型的大氣成分探測技術，臨邊探測綜合了單源和被動光譜遙感大氣成分技術，而且它不僅具有與垂直探測類似的水平覆蓋，而且具有與掩星探測類似的高垂直分辨率。另外，通過大氣鄰邊散射探測反演大氣成分剖面也能夠有效地減少地表反照率對大氣成分反演的影響，這是其它大氣成分遙感探測技術不能解決的問題。但是，由于云覆蓋限制，衛星遙感大氣成分剖面通常在對流層頂(約10km)以上高度范圍內精度較高。

在低空大氣成分探測方法中多采用地基的光譜遙感監測技術，如在地面、觀測塔、觀測車等平臺上的監測技術，但其可觀測的有限大氣剖面高度取決于觀測平臺的高度，一般只有幾百米。由于受到常規大氣成分光譜探測技術的限制，即使采用飛艇等低空飛行器作為平臺，也只是利用飛艇的上升過程進行一次性觀測，其觀測的高度和范圍明顯受到飛艇有限的飛行高度限制，一般只達到平流層底約10km的高度，同時在大氣剖面反演中明顯受到地表反照率的影響。

發明內容：

本發明的目的就在于針對上述現有技術的不足，提供一種中低空大氣成分臨邊探測方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

中低空大氣成分臨邊探測方法，包括下述順序和步驟：

a、通過裝有步進電機的飛艇云臺搭載成像光譜儀；

b、飛艇上升到探測目標大氣的高度后，地面計算機系統通過無線通信遙控步進電機，使成像光譜儀按飛艇居留高度進行水平方向或垂直方向連續或不連續采集大氣后向散射光，或根據需要定址在某角度采集大氣后向散射光并成像；

c、成像后的光譜信號通過無線傳輸存儲到地面計算機系統，經過A/D轉換后進行光譜數據分析和處理，通過大氣成分反演計算得到相應高度的水平方向上或垂直方向上的大氣成分信息，進而得到探測范圍內的大氣化學成分。

本發明的目的還可以通過以下技術方案實現：

成像光譜儀水平0—360°轉動為連續轉動或根據需要往復轉動或定址在某角度采集大氣后向散射光；成像光譜儀垂直0—90°轉動為往復轉動或根據需要定址在某角度采集大氣后向散射光；

有益效果：實現飛艇居留點切點垂直向上的高度在360度范圍內大氣成分剖面的探測，既能減少地表反照率對大氣成分剖面反演的影響，提高水平面內地表覆蓋范圍和垂直方向上的分辨率，又能靈活地選擇大氣成分剖面探測的高度范圍。針對低空大氣成分剖面探測，特別是一些不容易接近區域的污染氣體應急檢測，如危險物集散地、煙囪等排氣口，有必要發展一種技術能夠滿足方便、快速、實時、靈敏度高的探測方法，實現大氣成分剖面連續、大面積、高精度的探測。根據濾光和成像光譜儀的特征，能夠反演得到O₃、NO₂、SO₂等多種大氣成分剖面的探測。

附圖說明：

附圖為：中低空大氣成分臨邊探測方法二維體發射網格幾何模型圖

具體實施方式

下面結合附圖和實施例作進一步詳細說明：

中低空大氣成分臨邊探測方法，包括下述順序和步驟：

a、通過裝有步進電機的飛艇云臺搭載成像光譜儀；

b、飛艇上升到探測目標大氣的高度后，地面計算機系統通過無線通信遙控步進電機，使成像光譜儀按飛艇居留高度進行水平方向或垂直方向連續或不連續采集大氣后向散射光，或根據需要定址在某角度采集大氣后向散射光并成像；