机载多角度区域污染分布扫描探测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种机载多角度区域污染分布扫描探测装置，系统采用步进电机驱动望远镜系统对太阳散射光和地面反射光进行多角度扫描探测，收集穿过大气的散射太阳光，望远镜系统后的光路上依次设置有准直透镜、标准气体样品池校准单元、第二聚焦透镜，从第二聚焦透镜出射的光经光纤精密成像在位于恒温箱内的光谱仪入射狭缝上，经光谱仪色散后成像在CCD探测器上，再在CCD探测器中经模数转换后送入计算机进行处理；同时装置安装在姿态调整平台上，装置内安装GPS接收机，GPS接收机通过USB数据线与计算机通讯。本发明可应用于大气中污染气体区域分布、垂直分布的快速测量和排放源排放监督性监测研究。
【专利说明】机载多角度区域污染分布扫描探测装置
【技术领域】
[0001]本发明属于光学測量方法领域，具体的说是ー种机载多角度区域污染分布扫描探测装置。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的快速发展，大气环境污染问题日益严峻，导致本应在不同阶段出现的环境问题在短期内集中体现和爆发出来，各种污染物相互耦合叠加，并逐渐呈现区域性和复合型污染的新特点。尽管我国已建立了以城市为中心的空气质量自动监测站，但近地面有限指标的监測，不能完全反映大气污染的实际状況，使空气质量评价结果与公众直观感受不一致，也不能满足空气污染形成机制、演变和输送过程的研究需求。
[0003]目前遥测大气污染气体浓度水平、垂直分布的方法主要有:激光雷达技术、被动傅里叶变换红外光谱技术、被动差分吸收光谱技术等。激光雷达技术受到激光器波长的限制，不能进行多组分的同时测量，在探测低层污染气体的水平分布时，发出的激光具有一定的危险性且也不适用于气体的探測。被动傅里叶变换红外光谱技木，系统复杂、昂贵，不适合于机动、灵活地探测大气污染气体的分布。被动差分吸收光谱技术已经广泛应用于地基多轴遥测，但是目前的系统只关注固定区域的污染气体垂直分布信息，缺乏快速区域分辨能力，因此，需要ー种能够实现快速、大区域污染气体遥测的測量方法和设备。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了提供一种机载多角度区域污染分布扫描探測装置，系统结构简单，能快速灵活同时多组分遥测污染气体的区域和垂直分布状况，从而解决目前区域大气污染遥测手段缺乏的难题。
[0005]本发明通过以下技术方案予以实现:
一种机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在于系统采用步进电机驱动望远镜系统对太阳散射光和地面反射光进行多角度扫描探測，收集穿过大气的散射太阳光，望远镜系统后的光路上依次设置有准直透镜、标准气体样品池校准単元、第二聚焦透镜，从第ニ聚焦透镜出射的光经光纤精密成像在位于恒温箱内的光谱仪入射狭缝上，经光谱仪色散后成像在CXD探測器上，再在CXD探測器中经模数转换后送入计算机进行处理；同时装置安装在姿态调整平台上，装置内安装GPS接收机，GPS接收机通过USB数据线与计算机通讯。
[0006]所述的机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在干，所述望远镜系统包括:望远镜、高精度扫描装置、滤光片、第二聚焦透镜。
[0007]所述的机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在干，所述的第二聚焦透镜为200-1000nm波段的石英镜片，滤光片为200_400nm波段的紫外滤可见光学光片。
[0008]所述的机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在于，所述的高精度扫描装置通过步进电机驱动望远镜实现多角度扫描，扫描精度为0.09°，扫描角度范围为0-180。。[0009]所述的机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在干，所述的第一聚焦透镜、第二聚焦透镜和滤光片均采用石英材料。
[0010]所述的机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在于，所述的标准气体样品池校准单元包括:转动轮、石英样品池，石英样品池内按需要充入不同标准气体。
[0011]所述的机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在于，所述的恒温箱由半导体冷热电材料制成。
[0012]本发明的主要优点如下:
1、采用单一望远镜，通过步进电机控制的高精度扫描装置实现对太阳散射光和地面反射光的高精度多角度測量，获得不同角度的大气吸收光谱，实现对区域污染分布的多角度探测。
[0013]2、独特设计的样品池校准単元，实现样品的加载和移除、光路的打开和关闭功能。
[0014]3、安装姿态调整平台，实现对探測角度的实时调整和校准。
[0015]本发明的有益效果在于:
通过本发明的机载多角度区域污染分布扫描探測装置，可以实现区域污染气体分布的快速扫描观測。在不需要任何人造光源的条件下，通过高精度扫描装置驱动紫外可见望远镜接收不同角度太阳散射光和反射光的方式，实现对不同角度痕量气体(no2、so2等)吸收光谱的测量，与其它光学方法相比在減少装置体积和成本的同时又能够快速获得污染气体的区域分布信息和垂直分布信息；可应用于大气污染气体区域分布、垂直分布及污染源排放监瞀性监测研究。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明机载多角度区域污染分布扫描探測装置示意图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，一种机载多角度区域污染分布扫描探測装置，设置ー个步进电机4驱动的望远镜系统，所述望远镜系统包括:望远镜、高精度扫描装置、聚焦透镜1、滤光片2。望远镜系统后的光路上依次设置有准直透镜3、标准气体样品池校准単元5、聚焦透镜6，从聚焦透镜6出射的光经光纤传导成像在位于恒温箱8内的光谱仪9入射狭缝上，经光谱仪色散后成像在CXD探測器上，再经模数转换后送入计算机进行处理。装置安装在姿态调整平台7上，实现对扫描角度的调整和校准；装置内安装GPS接收机10，获取装置地理位置等信息，GPS接收机10通过USB数据线与计算机通讯。
[0018]标准气体样品池校准单元5包括:转动轮、样品池,样品池内按需要充入不同标准气体。
[0019]聚焦透镜1、聚焦透镜6、滤光片2、样品池和光纤均采用石英材料。滤光片为200-400nm波段的紫外滤光片，聚焦透镜I为200_1000nm波段的石英镜片。
[0020]高精度扫描装置，能够通过步进电机驱动探测望远镜实现多角度扫描，扫描精度为0.09°，扫描角度范围为0-180°。
[0021 ] 恒温箱由半导体冷热电材料的制冷实现箱内恒温。
【权利要求】
1.一种机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在于系统采用步进电机驱动望远镜系统对太阳散射光和地面反射光进行多角度扫描探測，收集穿过大气的散射太阳光，望远镜系统后的光路上依次设置有准直透镜、标准气体样品池校准単元、第二聚焦透镜，从第二聚焦透镜出射的光经光纤精密成像在位于恒温箱内的光谱仪入射狭缝上，经光谱仪色散后成像在CXD探測器上，再在CXD探測器中经模数转换后送入计算机进行处理；同时装置安装在姿态调整平台上，装置内安装GPS接收机，GPS接收机通过USB数据线与计算机通
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2.根据权利要求1所述的机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在于，所述望远镜系统包括:望远镜、高精度扫描装置、滤光片、第二聚焦透镜。
3.根据权利要求2所述的机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在干，所述的第二聚焦透镜为200-1000nm波段的石英镜片，滤光片为200_400nm波段的紫外滤可见光学光片。
4.根据权利要求2所述的机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在于，所述的高精度扫描装置通过步进电机驱动望远镜实现多角度扫描，扫描精度为0.09°，扫描角度范围为0-180°。
5.根据权利要求1或2所述的机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在于，所述的第一聚焦透镜、第二聚焦透镜和滤光片均采用石英材料。
6.根据权利要求1所述的机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在于，所述的标准气体样品池校准单元包括:转动轮、石英样品池，石英样品池内按需要充入不同标准气体。
7.根据权利要求1所述的机载多角度区域污染分布扫描探測装置，其特征在于，所述的恒温箱由半导体冷热电材料制成。`
【文档编号】G01N21/31GK103575675SQ201310528829
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】徐晋, 谢品华, 李昂, 刘文清, 刘建国 申请人:中国科学院安徽光学精密机械研究所