[實用新型]一種基于腔衰蕩光譜技術的大氣氣溶膠消光系數測量設備

有效

• 申請號: 201721749992.3
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN207528617U
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 葉志斌;王海倫;呂梅蕾;江赴洋
• 申請（專利權）人: 衢州學院
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/39
• 代理公司: 衢州維創維邦專利代理事務所(普通合伙) 33282
• 代理人: 慈程麟

本實用新型公開了一種基于腔衰蕩光譜技術的大氣氣溶膠消光系數測量設備，包括脈沖激光源、光學隔離器、透鏡A、透鏡B、反光鏡、衰蕩腔、被測氣體出口、被測氣體入口、隔離腔、高反射率腔鏡、探測器、示波器、數據采集器、數據線、計算機、1/4波片、偏振分束棱鏡和功率吸收池，所述脈沖激光源的激光發射方向設有光學隔離器，所述光學隔離器包括1/4波片、偏振分束棱鏡和功率吸收池，在光學隔離器的一側為透鏡A和透鏡B組成的透鏡組，脈沖激光源發射的激光經過光學隔離器、透鏡組和反光鏡之后進入衰蕩腔，本實用新型為基于腔衰蕩光譜技術設計的大氣氣溶膠消光系數測量設備，其靈敏度可達到0.2 Mm^?1，遠高于傳統的消光系數的檢測靈敏度。

技術領域

本實用新型涉及一種大氣氣溶膠消光系數測量設備，具體是一種基于腔衰蕩光譜技術的大氣氣溶膠消光系數測量設備。

背景技術

大氣氣溶膠是指懸浮于大氣中的液體或固體微粒，通常微粒直徑大小（空氣動力學直徑）在0.003-100μm之間。大氣氣溶膠可以通過散射和吸收太陽輻射影響地球大氣能量的收支，從而影響氣候變化，該效應稱為氣溶膠的直接輻射效應。氣溶膠的直接輻射效應取決于氣溶膠的光學特性，主要包括氣溶膠對光的散射和吸收。而氣溶膠的消光是氣溶膠散射和吸收特性共同作用的結果，消光系數為散射和吸收系數之和。氣溶膠消光系數的準確測量是開展氣候輻射強迫研究的必要前提。同時，近年來我國灰霾天氣日益增多，對大氣能見度產生重要影響，而大氣能見度與消光系數直接相關，因此有必要開展氣溶膠消光系數研究。

傳統對大氣氣溶膠消光系數的測量方法主要包括利用激光雷達儀器的探測，利用積分濁度計檢測，利用基于薄膜方法的黑碳儀和煤煙顆粒吸收分光光度計檢測等。激光雷達雖然有較高的空間分辨率，但此方法通常只適用于某種特定的氣溶膠類型，對于時間尺度變化較快的氣溶膠而言誤差偏大，而且當大氣中氣溶膠濃度偏低時，檢測靈敏度較低，此外該技術受天氣和大氣影響也比較大。積分濁度儀便攜及成本適中，但是在高相對濕度環境中測量時，系統誤差明顯偏大，即使采用傳統的修正因子修正后，由于截斷誤差較大，測量結果通常還是偏低。對于黑碳儀，雖然具有測量方法簡單，價格低等優點，但由于測量方法受濾膜類型和特點的影響，收集到濾膜上的散射或吸收性的氣溶膠會與濾膜相互影響，改變氣溶膠的吸收性質，會導致吸收系數的高估。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于腔衰蕩光譜技術的大氣氣溶膠消光系數測量設備，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種基于腔衰蕩光譜技術的大氣氣溶膠消光系數測量設備，包括脈沖激光源、光學隔離器、透鏡A、透鏡B、反光鏡、衰蕩腔、被測氣體出口、被測氣體入口、隔離腔、高反射率腔鏡、探測器、示波器、數據采集器、數據線、計算機、1/4波片、偏振分束棱鏡和功率吸收池，所述脈沖激光源的激光發射方向設有光學隔離器，所述光學隔離器包括1/4波片、偏振分束棱鏡和功率吸收池，在光學隔離器的一側為透鏡A和透鏡B組成的透鏡組，脈沖激光源發射的激光經過光學隔離器和透鏡組之后由反光鏡改變方向進入衰蕩腔，在衰蕩腔上存在被測氣體出口和被測氣體入口，且在衰蕩腔的兩端設有隔離腔，在隔離腔內均安裝有高反射率腔鏡，在衰蕩腔的一側方向上設有探測器，所述探測器與示波器連接，且探測器和示波器均與數據采集器連接，所述數據采集器又經數據線與計算機連接。

所述脈沖激光源定向發射波長為532 nm的脈沖激光，且激光的脈寬小于10 ns，重復頻率小于1 Hz。

所述隔離腔上開有隔離氣體輸入口和隔離氣體輸出口，當測量設備啟動時，向隔離腔內通入流動的隔離氣體以充分起到隔離高反射率腔鏡與外界氣體的作用。

所述高反射率腔鏡為平凹透鏡，兩個高反射率腔鏡的凹面相對，且高反射率腔鏡的反射率為99.999%。

所述探測器為光電倍增管，該光電倍增管同時與示波器和數據采集器相連接。