[發(fā)明專利]倍增型光熱干涉氣溶膠吸收系數(shù)測量裝置

無效

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• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN102735649A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李保生;李正強(qiáng);鄧遷;馮保聯(lián);馬駿
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 合肥金安專利事務(wù)所 34114
• 代理人: 金惠貞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大氣氣溶膠吸收系數(shù)光電測量裝置，具體涉及一種倍增型光熱干涉氣溶膠吸收系數(shù)測量裝置。

背景技術(shù)

大氣氣溶膠在吸收地球大氣直接和間接輻射強(qiáng)迫及能見度影響中發(fā)揮著重要的作用。氣溶膠吸收光能量并將電磁能轉(zhuǎn)化成熱能，加熱吸收性粒子及其周圍，從而減少了太陽對地面的輻射能量。吸收性氣溶膠的加熱會改變局部大氣溫度，并影響相對濕度、大氣環(huán)流及穩(wěn)定性，以及云的運動形成和壽命。常用的大氣氣溶膠吸收系數(shù)的測量方法有：基于過濾的方法（如積分片法、PSAP、MAAP等）、消光減散射（又叫差分方法）、遙感方法、光聲法、激光誘導(dǎo)的熱輻射法等，然而上述測量方法均存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜和測量成本高的問題，因此亟待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種倍增型光熱干涉氣溶膠吸收系數(shù)測量裝置，本裝置具有直接測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)而不受散射光的影響、精度高、在線等優(yōu)點，同時結(jié)構(gòu)簡單且測量成本低。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種倍增型光熱干涉氣溶膠吸收系數(shù)測量裝置，包括光源、光電探測裝置、用于將光源所發(fā)出的光分成第一光束和第二光束的分光裝置，本測量裝置還包括如下組成部分：

氣室，所述氣室為單個，且氣室設(shè)置在分光裝置的旁側(cè)；由分光裝置中出射的第一光束和第二光束進(jìn)入所述氣室中，所述第一光束和第二光束穿過氣室后均入射至第一角反射鏡處，第一光束和第二光束經(jīng)第一角反射鏡反射后再次進(jìn)入氣室中，再次進(jìn)入氣室中的第一光束和第二光束穿過氣室后經(jīng)分光裝置出射至光電探測裝置中；

光熱裝置，所述光熱裝置設(shè)置在氣室的外側(cè)，光熱裝置發(fā)出激發(fā)光束，且光熱裝置僅對處于氣室內(nèi)的第一光束或第二光束與激發(fā)光束相重疊區(qū)域的氣溶膠進(jìn)行加熱；

空氣供給裝置，所述空氣供給裝置與氣室的內(nèi)腔相連通，空氣供給裝置用于更新氣室中的氣體，并使氣室中的氣體按照設(shè)定方向流動。

本倍增型光熱干涉氣溶膠吸收系數(shù)測量裝置還可以通過以下方式得以進(jìn)一步實現(xiàn)：

所述光源為超輻射發(fā)光二極管SLD或發(fā)光二極管。

優(yōu)選的，所述氣室包括供第一光束和第二光束穿過的封閉狀的氣腔，所述氣腔的兩側(cè)均設(shè)置有端座，端座上設(shè)置有供第一光束和第二光束穿過的空部，且所述端座上設(shè)置有用于聯(lián)通氣腔和空氣供給裝置的氣孔。

優(yōu)選的，所述光熱裝置包括用于發(fā)出激發(fā)光束的激發(fā)光源和支架，支架上設(shè)置有兩個反射鏡，且兩個反射鏡上均設(shè)置有凹面，兩反射鏡分設(shè)在氣腔的兩側(cè)；所述兩反射鏡的設(shè)置位置使得激發(fā)光束在兩反射鏡的凹面之間多次反射以對第一光束或第二光束與激發(fā)光束相重疊區(qū)域的氣溶膠進(jìn)行多次加熱激發(fā)。

進(jìn)一步的，所述兩反射鏡中的任意一個凹面上設(shè)置有供激發(fā)光束穿過的光孔，自光孔中射入的激發(fā)光束在兩反射鏡的凹面之間多次反射以對第一光束或第二光束與激發(fā)光束相重疊區(qū)域的氣溶膠進(jìn)行加熱。

更進(jìn)一步的，所述光熱裝置上還設(shè)置有用于調(diào)節(jié)反射鏡的凹面位置的位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述激發(fā)光束與第一光束或者激發(fā)光束與第二光束之間的夾角為45～90°。

進(jìn)一步的，所述氣腔呈長條狀或桿狀，且氣腔的長度方向與第一光束和第二光束在氣腔中的傳輸方向相同；所述光熱裝置沿氣腔的長度方向設(shè)置有多個，且多個光熱裝置的加熱對象均為第一光束或第二光束與激發(fā)光束相重疊區(qū)域的氣溶膠。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

1）、本發(fā)明充分利用了橫向斜程激發(fā)光熱效應(yīng)，具有靈敏度高、成本低、探測范圍大等特點。所謂橫向斜程激發(fā)光熱效應(yīng)是指當(dāng)本發(fā)明中的光熱裝置工作時，激發(fā)光源所發(fā)出的激發(fā)光束通過在兩個反射鏡的凹面之間多次反射而實現(xiàn)的對第一光束或者第二光束與激發(fā)光束相重疊區(qū)域中的氣溶膠進(jìn)行加熱的效應(yīng)。所述第一光束或者第二光束與激發(fā)光束的相重疊區(qū)域也即激發(fā)光熱作用區(qū)，當(dāng)激發(fā)光束通過在兩個反射鏡的凹面之間多次反射時，應(yīng)當(dāng)控制激發(fā)光束與第一光束或者激發(fā)光束與第二光束之間的夾角為45～90°，以實現(xiàn)激發(fā)光熱作用區(qū)中氣溶膠的多次激發(fā)和倍增，從而提高了測量裝置的探測范圍和探測靈敏度。

當(dāng)激發(fā)光源所發(fā)出的激發(fā)光束通過在兩個反射鏡的凹面之間多次反射時，由于氣室中的空氣處于朝設(shè)定方向流動的狀態(tài)，因此氣室中的空氣作為一個整體并不會因此而升溫，有效地保證了測量的準(zhǔn)確性。

2）、本發(fā)明中僅設(shè)置有單個氣室，因此測量光敏感區(qū)域和激發(fā)光熱作用區(qū)都在一個氣室中，大大簡化了測量裝置的結(jié)構(gòu)，降低了測量裝置的造價和成本。