一种大气气溶胶消光系数的测量装置及测量方法

文档序号:31054086发布日期:2022-08-06 10:35阅读:46来源:国知局
一种大气气溶胶消光系数的测量装置及测量方法

1.本发明属于大气气溶胶测量领域,具体涉及一种大气气溶胶消光系数的测量装置及测量方法。


背景技术:

2.大气气溶胶通过吸收和散射入射太阳影响着地球和大气系统的辐射收支,从而对局部地区乃至全球的气候都有着重要的影响。大气污染物浓度的急剧增加会导致大气能见度的降低,影响人们的视觉,对人们的生活和交通造成了极大的不便。并且大气污染物造成了地面接收入射太阳光辐射波长比例的失调,影响了地球上生物的平衡、光合作用等。因此了解大气气溶胶的消光特性,进而了解入射太阳光辐射衰减对人们生产生活造成的影响是极其必要的。
3.大气气溶胶的消光系数的测量通常利用激光雷达和能见度仪来实现。激光雷达和能见度仪对于大气气溶胶能够实现原位的测量且不破坏大气气溶胶的组分。激光雷达在进行消光测量时,得到激光散射后向散射信息来反演得到颗粒物的消光特性,在反演计算的过程中会产生一定的误差,因此不能够得到大气气溶胶准确的消光系数,而且激光雷达不用于检测近地面大气消光特性。能见度仪在测量近地面大气气溶胶能见度时,在收集光信号之后进入放大器对于测得的信号进行光电转化,在放大信号光电转化的过程中会产生一定的误差,因此导致测得到的消光系数不够准确。


技术实现要素:

4.为了克服现有技术存在的上述问题,本发明提供一种大气气溶胶消光系数的测量装置及测量方法,用于解决现有技术中存在的上述问题。
5.一种大气气溶胶消光系数的测量装置,包括:发光单元、分光单元、消光单元、第一光测量单元、第二光测量单元及光处理单元,
6.其中所述发光单元用于发出激光;
7.所述分光单元用于将所述激光按设定比例分成两束光;
8.所述第一光测量单元接收其中一束光进行测量,获得第一测量结果;
9.另一束光被所述消光单元接收,且在所述消光单元中与所述大气气溶胶粒子发生散射和吸收,散射和吸收后的该束光被所述第二光测量单元接收测量,获得第二测量结果;
10.所述光处理单元分别接收第一和二测量结果,分析处理获得所述大气气溶胶消光系数。
11.如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述发光单元为能够发出不同波长的激光器。
12.如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述分光单元为1/9分光镜。
13.如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述消光单
元为开放式长光程吸收池,所述开放式长光程吸收池包括入口、池体和出口,所述入口接收所述另一束光;所述池体内嵌球面镜;所述出口连接所述第二光测量单元。
14.如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述开放式长光程吸收池为开放式white型、开放式herriot型、开放式环形或者为开放式多层环形。
15.如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述测量装置还包括设置在所述开放式长光程吸收池池体底部的大气气溶胶浓度传感器、温度传感器和湿度传感器。
16.如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述第一光测量单元和第二光测量单元均为光功率计。
17.如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述球面镜对波长为400nm-700nm之间的所述另一束光的反射率为95%-98%。
18.本发明还提供了一种大气气溶胶消光系数的测量方法,所述测量方法采用本发明所述的测量装置实现,包括以下步骤:(1)将发光单元、分光单元、消光单元、第一光测量单元和第二光测量单元固定在同一水平高度;
19.(2)调整发光单元,使其激光出射至分光单元;调整分光单元,使所述分光单元将所述激光按设定比例分成两束光;
20.所述第一光测量单元接收其中一束光进行测量,获得第一测量结果;
21.(3)另一束光被所述消光单元接收,且在所述消光单元中与所述大气气溶胶粒子发生散射和吸收,散射和吸收后的该束光被所述第二光测量单元接收测量,获得第二测量结果;
22.(4)所述光处理单元分别连接所述第一和第二光测量单元,实时接收显示并记录所述第一和二测量结果;
23.(5)分析处理所述步骤(4)的第一和第二测量结果,获得大气气溶胶的消光系数。
24.如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,采用下式计算消光系数:i/i0=exp(-bl),式中i0为未和大气气溶胶相作用的激光能量;i为与大气气溶胶发生作用之后的激光能量;l为光程;b为消光系数。
25.本发明的有益效果
26.与现有的技术相比,本发明的优点如下:
27.(1)本发明中采用开放式长光程吸收池的测量装置,这种测量装置不对被测大气气溶胶进行抽取等操作,对于大气气溶胶不进行浓度、粒径大小分布的破坏,不改变大气气溶胶原本的浓度、粒径大小分布来进行检测,能够实现最真实的大气气溶胶消光系数原位测量,而且能够最真实的测量用于消光的大气气溶胶浓度、温度和湿度。
28.(2)减少了对于开放式长光程吸收池内部球面镜的损耗,长时间的测量吸附在球面镜表面的颗粒物会导致其内部球面镜反射率的降低,本发明采用超声技术对开放式长光程吸收池内部的球面镜表面进行清洁,从而减小或避免测试误差。
29.(3)本发明可以有效测量不同气溶胶浓度、温度、湿度等多种天气状态下的大气气溶胶消光系数,原理简单、操作方便、检测可靠性性高等多种优势。
30.(4)本发明的测量装置可以随时更换不同波长的激光器,检测在相同大气条件不同波长的激光下大气气溶胶对于激光能量衰减的程度。
附图说明
31.图1为本发明的测量装置结构示意图;
32.图2为本发明的实施例中开放式herriot长光程吸收池结构示意图;
33.图3a为本发明的实施例中开放式herriot长光程吸收池光路示意图;
34.图3b为本发明的实施例中开放式herriot长光程吸收池光斑示意图;
35.图4a为本发明的实施例中开放式herriot长光程吸收池光束入口图;
36.图4b为本发明的实施例中开放式herriot长光程吸收池光束出口图;
37.图5a为本发明的实施例中光功率计的主视图;
38.图5b本发明的实施例中为光功率计的俯视图;
39.图6为本发明的实施例中多层环形长光程吸收池光路示意图。
40.图7为多层环形长光程吸收池吸收池入口和出口。
41.图中标记如下:1.激光器;2.光功率计ⅰ;3.分光镜;4.光功率计ⅱ;5.计算机;6.开放式长光程吸收池;7.大气气溶胶浓度传感器;8.温度传感器;9.湿度传感器。
具体实施方式
42.为了更好的理解本发明的技术方案,本发明内容包括但不限于下文中的具体实施方式,相似的技术和方法都应该视为本发明保护的范畴之内。为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
43.应当明确,本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
44.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
45.如图1所示,本发明的大气气溶胶消光系数的测量装置,包括:发光单元、分光单元、消光单元、第一光测量单元、第二光测量单元及光处理单元,
46.其中所述发光单元用于发出激光;
47.所述分光单元用于将所述激光按设定比例分成两束光;
48.所述第一光测量单元接收其中一束光进行测量,获得第一测量结果;
49.所述消光单元接收另一束光,所述另一束光在所述消光单元中与所述大气气溶胶粒子发生散射和吸收,散射和吸收后的该束光被所述第二光测量单元接收测量,获得第二测量结果;
50.所述光处理单元分别连接所述第一和第二光测量单元的第一和二测量结果,分析处理获得所述大气气溶胶消光系数。
51.其中,所述发光单元为能够发出不同波长的激光器1,检测相同大气气溶胶状态下对于不同波长光辐射的影响;分光单元为1/9分光镜3,所述消光单元为开放式长光程吸收池6,所述第一光测量单元为光功率计ⅰ2,所述第二光测量单元为光功率计ⅱ4,所述光处理单元为计算机5。激光器1出射的激光被分光镜3分成光功率为1:9的两束光,其中光功率较小的一束被光功率计ⅰ2接收,另外一束光功率较大的光束入射到开放式长光程吸收池6光
束入口处。开放式长光程吸收池6有光束入口、出口、球面反射镜和池体,所述入口接收光功率较大的光束;所述池体中内嵌球面反射镜,在池体底部安装大气气溶胶浓度传感器7、温度传感器8、湿度传感器9;所述出口连接所述第二光测量单元。光功率较大的光束经入口入射到开放式长光程吸收池6池体内部,该光功率较大的光束在开放式长光程吸收池6的内部来回反射,由于池体为开放式结构与真实大气环境联通,因此大气中的气溶胶粒子能够在池体中自由运动,这些自由运动的大气气溶胶粒子与该功率较大的光束发生散射和吸收,因此该光功率较大的光束能量有所衰减,衰减后的光束从开放式长光程吸收池6出口处出射,利用所述光功率计ⅱ4进行接收,光功率计ⅰ2和光功率计ⅱ4为相同的光功率计,且均连接计算机5。
52.进一步地,所述计算机5连接设置有五通道的usb采集卡,所述usb采集卡的五个通道分别对应采集光功率计ⅰ2,光功率计ⅱ4,大气气溶胶浓度传感器7、温度传感器8、湿度传感器9的输出信号。
53.所述开放式长光程吸收池6内置有高反射率球面镜的光学仪器,有开放式white长光程吸收池、开放式herriot长光程吸收池、开放式环形长光程吸收池以及如图6和图7所示的开放式多层环形长光程吸收池。在开放式环形长光程吸收池以及开放式多层环形长光程吸收池中还设置有掩膜板,高反射率球面镜固定在池体中,且在固定球面镜之前调试好整体光路,使光束形成固定的路径。在开放式长光程吸收池池体底部安装气溶胶浓度传感器模块7、温度传感器模块8、湿度传感器模块9,首次对于用于消光检测的大气气溶胶浓度、温度、湿度状态实现原位测量。
54.进一步地,所述开放式长光程吸收池6为开放式空间测量,无密闭式管道腔体,无样品采集器件,使得内部光束直接和大气接触,大气气溶胶能够自然、直接、方便地与入射的激光作用,不用进行任何抽取因而不改变大气气溶胶浓度、粒径大小分布,首次实现原位测量。
55.进一步地,光功率较大的光束在开放式长光程吸收池6的内部反射几十次至上百次达到几十米至上百米的光程,内部球面镜在入射光波长为400nm-700nm之间的反射率为95%-98%,对于可见光波段的光束能够高效率反射实现对于可见光波段的消光测量。内部球面镜首先镀金膜(银膜、铜膜或铝膜)或有高反射率的其他膜,然后再镀一层保护膜(二氧化硅、一氧化硅、氟化镁或三氧化二铝),减少大气气溶胶对金膜(银膜、铜膜或铝膜)的氧化及腐蚀。
56.进一步地,所述开放式长光程吸收池6在多次测量之后会吸附在表面大气气溶胶颗粒物,本发明中采用超声波器对内部球面镜面进行清洁,方便快捷。
57.大气气溶胶消光系数测量的主要问题在于光衰减能量较小很难检测到,需要采取延长光路的方式来增强光对于大气气溶胶的敏感性,而本发明采用的开放式长光程吸收池则有此方面的优势,开放式长光程吸收池6的光路可达几十米甚至几百米,且更能够在不进行抽取大气气溶胶不改变其浓度、粒径分布的状态下进行原位测量,同时能够测量用于消光的大气气溶胶浓度、温度和湿度。因此可以同时检测大气气溶胶浓度、温度、湿度对于大气消光系数的影响以及大气气溶胶消光系数随大气气溶胶浓度、温度、湿度的演变规律。
58.进一步地,本发明还提供了一种大气气溶胶消光系数的测量方法,所述测量方法采用本发明所述的测量装置实现,包括以下步骤:
59.(1)将发光单元、分光单元、消光单元、第一光测量单元和第二光测量单元固定在同一水平高度;
60.(2)调整发光单元,使激光出射至分光单元;调整分光单元,使激光入射至分光单元;所述分光单元将所述激光按设定比例分成两束光,其中能量或功率较小的一束光作为参考光;能量或功率较大的另一束光作为能量或功率较大的一束光作为入射开放式长光程吸收池6的光束;
61.所述第一光测量单元接收其中一束光进行测量,获得第一测量结果;
62.(3)所述消光单元接收另一束光,所述另一束光在所述消光单元中与所述大气气溶胶粒子发生散射和吸收,散射和吸收后的该束光被所述第二光测量单元接收测量,获得第二测量结果;
63.(4)所述光处理单元分别连接所述第一和第二光测量单元,实时显示并记录所述第一和二测量结果;
64.(5)分析处理所述步骤(4)的第一和第二测量结果,获得大气气溶胶的消光系数。
65.进一步地,在步骤(4)之后还包括步骤:同时监测和记录测量过程中大气气溶胶浓度传感器、温度传感器和湿度传感器采集的数值,此时步骤(5)具体为:接收所述步骤(4)的第一和第二测量结果和上述步骤采集的数值进行计算,获得一定浓度、温度和湿度下的大气气溶胶的消光系数。
66.进一步地,采用下式计算消光系数:i/i0=exp(-bl),式中i0为未和大气气溶胶相作用的激光能量;i为与大气气溶胶发生作用之后的激光能量;l为光程。
67.具体过程测量过程如下:1)在大气环境中水平放置光学面包板,在光学面包板上安装激光器1、分光镜3、开放式长光程吸收池6、光功率计ⅰ2以及光功率计ⅱ4,使上述光学仪器位置固定且稳定,从而减少测试误差。在光学面包板的最左端放置光学磁吸底座,在光学磁吸底座上安装光学支杆,在光学支杆上安装光学俯仰台,将激光器1固定在光学俯仰台上,激光光束向右发射。在光学面包板上激光器右端的15厘米处安装另外一个光学磁吸底座和光学支杆固定分光镜3,调试分光镜的方向,使分光镜3完成应有的分光比例。在光学面包板上分光镜3的右端15厘米处安装开放式长光程吸收池6。观测光束的位置在光学面包板上利用光学磁性底座与光学支杆安装光功率计ⅰ2和光功率计ⅱ4。
68.2)调整激光器1,使激光出射至分光镜3;调整分光镜3,使激光入射至分光镜3;分光镜3对激光进行分光处理,使得出射的参考光和入射开放式长光程吸收池6光束的能量比例为1:9;从所述分光镜3出射的能量或功率较小的所述参考光直接被光功率计ⅰ2接收进行功率监测;从所述分光镜3出射的能量或功率较大的入射开放式长光程吸收池6的光束直接入射至开放式长光程吸收池6的光束入口处。
69.3)将开放式长光程吸收池6固定,调整激光入射角度,使入射开放式长光程吸收池6的光束入射至开放式长光程吸收池6内部,可以观测到在开放式长光程吸收池6的球面镜上,每一次光束反射光斑都打在固定位置且完整的光斑能够从长光程吸收池6的出口处出射,说明此时入射开放式长光程吸收池6的激光光束完成了在开放式长光程吸收池6内部的传输。
70.4)从开放式长光程吸收池6的光束出口处出射的激光光束采用光功率计ⅱ4进行接收。
71.5)所述参考光能够被光功率计ⅰ2接收,所述从开放式长光程吸收池出射的光束被光功率计ⅱ4接收,光功率计ⅰ2和光功率计ⅱ4为同样的光功率计,且均与计算机5直接相连,计算机5能够实时显示并记录所接收得到的光功率。
72.6)利用基于朗伯比尔定律采用下述公式:i/i0=exp(-bl)计算消光系数,其中未和大气气溶胶相作用的激光能量i0、与大气气溶胶发生作用之后的激光能量i和光程大小l,上述i0、i和l均为已知量,消光系数b为待求取的量。
73.优选地,本发明在步骤5)之后还可以包括步骤:计算机5同时监测和记录在测量过程中从大气气溶胶浓度传感器7、温度传感器8和湿度传感器9获取的数值;步骤6)还可以为计算机5根据接收到的光功率和上述步骤浓度传感器7、温度传感器8和湿度传感器9获取的数值来计算一定浓度、温度和湿度下的消光系数。因此,本发明采用上述测量步骤可根据大气气溶胶浓度传感器、温度传感器、湿度传感器的数据,得出在一定浓度、温度、湿度情况下的消光系数,从而获得消光系数与浓度、温度、湿度大小之间的关系。
74.进一步地,步骤(3)多次测量之后开放式长光程吸收池6的表面会有大气气溶胶颗粒物吸附,利用超声波器对于其内部的球面镜的表面进行清洁。
75.进一步地,步骤(4)激光光束从开放式长光程吸收池6出射时,确保完整的光斑被光功率计ⅱ4所接收,如果从开放式长光程吸收池6的光束出口处出射的光斑出现残缺,则需继续调节入射角度直至完整的光斑出射。
76.本发明的开放式长光程吸收池6是一个用来延长光路的光学仪器,利用开放式长光程吸收池来测量大气气溶胶的消光系数时,吸附到长光程吸收池内部的球面镜上的大气气溶胶颗粒物利用超声波器可以对其球面镜进行多次清洁。而且开放式长光程吸收池对于大气气溶胶能够进行原位测量,在测量的过程中操作简单便捷,对于用于消光检测的大气气溶胶也能够实现最真实的浓度测量、温度测量和湿度测量。
77.下面是本发明的实施案例
78.实施案例一:利用开放式herriot长光程吸收池进行原位测量
79.开放式herriot长光程吸收池长34cm,半径为15cm,有光束入口和出口,内置高反射率球面镜,光束在其中传输的总光程为20m,开放式herriot长光程吸收池内部球面镜在532nm波长下的反射率为97%。激光光束在开放式herriot长光程吸收池内部来回反射58次,进行消光测试时在开放式herriot长光程吸收池一边的球面镜上可以观测到有29个光斑,29个光斑形成椭圆状,如图3a所示为开放式herriot实际光路示意图,图3b所示为开放式herriot长光程吸收池球面镜上光斑形成的椭圆状。利用开放式herriot长光程吸收池能够直接在大气环境下进行大气气溶胶的消光原位测量,对大气气溶胶不需要进行抽取,对大气气溶胶组分、浓度、粒径分布不进行任何改变。而且对于用于消光检测的大气气溶胶浓度、温度和湿度能够实现原位测量。
80.激光器发出532nm波长的光,激光光束通过分光镜之后形成激光光功率为1:9的两束圆柱型光束,光束直径为1mm。其中一束激光功率较小的光作为参考光,另外一束激光功率较大的光作为开放式herriot长光程吸收池入射光。
81.开放式herriot长光程吸收池6固定在两个升降台上,前方固定在一个升降台上,后方固定在另一个升降台上,这种设置有利于调节开放式长光程吸收池的俯仰角度,便于入射光束倾斜入射完成在长光程吸收池内部光路传输。
82.计算机5通过5通道usb采集卡实现数据采集,usb采集卡中,通道1负责光功率ⅰ光电信号的采集,通道2负责光功率计ⅱ光电信号的采集,通道3负责大气气溶胶浓度信号的采集,通道4负责温度传感器信号的采集,通道5负责湿度传感器信号的采集。
83.开放式herriot长光程吸收池的入口和出口分别置于开放式herriot长光程吸收池左右两边,如图4a、图4b所示
84.光功率计ⅰ和光功率计ⅱ接收端的模型图如图5a、5b所示,所示,将光斑大小完全被光功率计中间部分的接收端接收时才能显示实时光功率的大小。
85.具体实施方法:
86.(1)水平放置光学面包板,将激光器、分光镜、开放式herriot长光程吸收池、光功率计ⅰ、光功率计ⅱ利用光学支杆、光学俯仰台、光学底座、升降台固定在同一水平高度。
87.(2)将光学俯仰台利用光学支杆和光学底座固定在光学面包板最左端,将激光器固定在光学俯仰台上;调整激光器,使激光出射至分光镜;在光学面包板上激光器右端15厘米处利用光学磁性底座和光学支杆安装分光镜,调整分光镜,使激光入射至分光镜;通过光功率计ⅰ进行测量,使分光镜出射的参考光和入射开放式长光程吸收池光束的光功率比例为1:9;所述参考光直接被光功率计ⅰ接收进行功率监测,根据参考光束位置在光学面包板上安装光功率计ⅰ,开放式herriot长光程吸收池入射光直接入射至开放式herriot长光程吸收池光束入口处。
88.(3)将升降台底部固定于光学面包板上,将开放式herriot长光程吸收池前后固定于两台升降台上,调整激光入射角度,当调整到入射角为18
°
时,调整开放式herriot长光程吸收池放置角度以及俯仰角度,可以观测到在开放式herriot长光程吸收池球面镜上有29个光斑且完整的光斑能够从开放式herriot长光程吸收池光束出口处出射,说明此时激光光束完成20米的光路。
89.(4)从开放式herriot长光程吸收池光束出口处出射的激光光束利用光功率计ⅱ进行接收。
90.(5)所述参考光能够被光功率计ⅰ接收,所述从开放式herriot长光程吸收池出射的光束被光功率计ⅱ接收,光功率计ⅰ和光功率计ⅱ与计算机直接相连,计算机能够实时显示并记录所接收得到的光功率。
91.(6)同时监测和记录计算机上在测量过程中大气气溶胶浓度传感器、温度传感器、湿度传感器的数值。
92.(7)利用基于朗伯比尔定律的消光数据模拟计算i/i0=exp(-bl),已知未和大气气溶胶相作用的激光能量i0、与大气气溶胶发生作用之后的激光能量i、光程大小l,得出消光系数b的大小。同时还可以根据大气气溶胶浓度传感器、温度传感器、湿度传感器的数据,得出消光系数与浓度、温度、湿度大小之间的关系。
93.(8)探讨在大气气溶胶不同浓度、温度和湿度下,大气气溶胶消光系数的演变规律。
94.实施案例二:利用开放式多层环形长光程吸收池进行原位测量
95.开放式多层环形长光程吸收池外部直径为320cm,环形球面镜的直径为300cm,有光束入口和出口,内置双层高反射率环形球面镜、掩模版,光束在其中传输的总光程为48.67m,开放式多层环形长光程吸收池内部球面镜在473nm波长下的反射率为99%。激光光
束在开放式多层环形长光程吸收池内部来回反射195次,如图6所示为开放式多层环形长光程吸收池实际光路示意图。利用开放式多层环形长光程吸收池能够直接在大气环境下直进行大气气溶胶的消光原位测量,对大气气溶胶不需要进行抽取,对大气气溶胶浓度、粒径分布不进行任何改变。而且对于用于消光检测的大气气溶胶浓度、温度和湿度能够实现真实测量。
96.激光器发出473nm波长的光,激光光束通过分光镜之后形成激光光功率为1:9的两束圆柱型光束,光束直径为1.5mm。其中一束激光功率较小的光作为参考光,另外一束激光功率较大的光作为开放式herriot长光程吸收池入射光。
97.计算机5通过5通道usb采集卡实现数据采集,usb采集卡中,通道1负责光功率ⅰ光电信号的采集,通道2负责光功率计ⅱ光电信号的采集,通道3负责大气气溶胶浓度信号的采集,通道4负责温度传感器信号的采集,通道5负责湿度传感器信号的采集。
98.开放式多层环形长光程吸收池的入口和出口分别置于开放式多层环形长光程吸收池环状球面镜的下层和上层。
99.光功率计ⅰ和光功率计ⅱ接收端的模型图如图5所示,将光斑大小完全被光功率计中间部分的接收端接收时才能显示实时光功率的大小。
100.具体实施方法:
101.(1)水平放置光学面包板,将激光器、分光镜、开放式多层环形长光程吸收池、光功率计ⅰ、光功率计ⅱ利用光学支杆、光学俯仰台、光学底座固定在同一水平高度。
102.(2)将光学俯仰台利用光学支杆和光学底座固定在光学面包板最左端,将激光器固定在光学俯仰台上;调整激光器,使激光出射至分光镜;在光学面包板上激光器右端15厘米处利用光学磁性底座和光学支杆安装分光镜,调整分光镜,使激光入射至分光镜;通过光功率计ⅰ进行测量,使分光镜出射的参考光和入射开放式长光程吸收池光束的光功率比例为1:9;所述参考光直接被光功率计ⅰ接收进行功率监测,根据参考光束位置在光学面包板上安装光功率计ⅰ,开放式多层环状长光程吸收池入射光直接入射至开放式多层环状长光程吸收池光束入口处。
103.(3)调整多层环形长光程吸收池的高度,调整激光入射角度,当调整到入射角为2.4
°
时,可以观测到在开放式多层环形长光程吸收池环形球面镜上有195个光斑且完整的光斑能够从开放式多层环形长光程吸收池光束出口处出射,说明此时激光光束完成48.75米的光路。
104.(4)从开放式多层环形长光程吸收池光束出口处出射的激光光束利用光功率计ⅱ进行接收。
105.(5)所述参考光能够被光功率计ⅰ接收,所述从开放式多层环形长光程吸收池出射的光束被光功率计ⅱ接收,光功率计ⅰ和光功率计ⅱ与计算机直接相连,计算机能够实时显示并记录所接收得到的光功率。
106.(6)同时监测和记录计算机上在测量过程中大气气溶胶浓度传感器、温度传感器、湿度传感器的数值。
107.(7)利用基于朗伯比尔定律的消光数据模拟计算i/i0=exp(-bl),已知未和大气气溶胶相作用的激光能量i0、与大气气溶胶发生作用之后的激光能量i、光程大小l,得出消光系数b的大小。同时可根据大气气溶胶浓度传感器、温度传感器、湿度传感器的数据,得出
消光系数与浓度、温度、湿度大小之间的关系。
108.(8)探讨在大气气溶胶不同浓度、温度和湿度下,大气气溶胶消光系数的演变规律。
109.上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述申请构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。
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