[發明專利]一種污染氣體光學主動成像式差分吸收光譜監測儀

在審

• 申請號: 202011365454.0
• 申請日: 2020-11-28
• 公開（公告）號: CN112461777A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 曹開法;汪思保;汪飛;蔣建平;孫靈
• 申請（專利權）人: 安徽科創中光科技有限公司
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所 53113
• 代理人: 周勇

本發明提供一種污染氣體光學主動成像式差分吸收光譜監測儀，包括：紫外光源部，用于向目標大氣發射兩束不同波長的紫外光；準直部件，用于將發射的兩束紫外光先變成準平行光，再發射到目標大氣中；成像系統，作為探測面，其包括成像鏡頭和帶成像芯片的成像相機，所述散射光束在探測面上感光成像為線狀，所述成像鏡頭用于接收散射光線，在視場范圍內的側向散射大氣回波信號，在成像芯片上感光成像，即可獲得隨高度分布的光柱圖像；以及成像光譜儀，用于通過提取不同波長的成像光束信息，反演大氣污染分子的濃度廓線。本發明，適合臭氧﹑二氧化硫以及二氧化氮立體監測領域需要快速溯源的要求，適合大規模的應用。

技術領域

本發明涉及大氣污染監測技術領域，具體為一種污染氣體光學主動成像式差分吸收光譜監測儀。

背景技術

目前隨之經濟和工業的快速發展，生態系統遇到越來越多的環境污染問題。特別城市的經濟發展和人口集中，大氣環境領域面臨許多復雜的污染問題。其中重要的測量和探測研究問題就是臭氧的溯源監測及空間分布特征監測。激光雷達在探測大氣污染分子方面得到了越來越廣泛的應用。然而目前臭氧差分吸收激光雷系統非常昂貴，復雜運營成本非常高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種污染氣體光學主動成像式差分吸收光譜監測儀，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種污染氣體光學主動成像式差分吸收光譜監測儀，包括：

紫外光源部，用于向目標大氣發射兩束不同波長的紫外光；

準直部件，用于將發射的兩束紫外光先變成準平行光，再發射到目標大氣中；

所述發射到目標大氣中的兩束紫外光受臭氧分子吸收和大氣散射作用，產生散射光束；

成像系統，作為探測面，其包括成像鏡頭和帶成像芯片的成像相機，所述散射光束在探測面上感光成像為線狀，所述成像鏡頭用于接收散射光線，在視場范圍內的側向散射大氣回波信號，在成像芯片上感光成像，即可獲得隨高度分布的光柱圖像；以及

成像光譜儀，用于通過提取不同波長的成像光束信息，反演大氣污染分子的濃度廓線。

優選的，所述成像鏡頭通過在鏡頭后采用成像光譜儀，所述不同波長的紫外光束成像在成像芯片上不同位置，所述成像光譜儀通過提取不同波長的成像光束信息，反演大氣污染分子的濃度廓線。

優選的，所述準直部件包括準直鏡和準直器，所述發射的兩束紫外光通過準直鏡成光束，再經準直器變成準平行光發射到大氣中。

優選的，所述成像系統還包括濾波器和偏振器，所述成像鏡頭帶有光闌，所述濾波器基于濾光片，所述偏振器基于狹縫光欄，所述成像相機基于CCD成像相機，所述成像芯片基于CCD成像芯片。

優選的，還包括采集和時序控制系統，用于控制紫外光源部、成像系統以及成像光譜儀。

優選的，還包括標定光源部，所述標定光源部用于產生標定光，所述標定光用于每束紫外光用于進行零點校標和算法驗證，所述標定光源部和紫外光源部均采用深紫外發光二級管。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明是一種污染氣體光學主動成像式差分吸收光譜監測儀，通過發射多波長連續光束，通過鏡頭后采用成像光譜儀，不同波長光束成像在CCD上不同位置，通過提取不同波長的成像光束信息，反演大氣污染分子的濃度廓線，該方式可以實現500m空間下的無盲區廓線測量。該本發明實現了低成本和結構簡單，調試方便等優點。適合臭氧﹑二氧化硫以及二氧化氮立體監測領域需要快速溯源的要求，同時適合大規模的應用。

附圖說明

圖1為本發明整體原理結構示意圖；

圖2為本發明成像光柱成像幾何示意圖。