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    重庆时时彩回血交流: 一种气体遥测装置.pdf

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    一种 气体 遥测 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610719032.6

    申请日:

    2016.08.25

    公开号:

    CN106404700A

    公开日:

    2017.02.15

    当前法律状态:

    公开

    有效性:

    审中

    法律详情: 公开
    IPC分类号: G01N21/33 主分类号: G01N21/33
    申请人: 青岛海纳光电环保有限公司
    发明人: 王新全; 梁永; 武婧
    地址: 266109 山东省青岛市高新区河东路379号
    优先权:
    专利代理机构: 北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙) 11390 代理人: 胡?;?
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610719032.6

    授权公告号:

    法律状态公告日:

    2017.02.15

    法律状态类型:

    公开

    摘要

    本发明提供一种气体遥测装置,用于对二氧化硫气体进行探测和分析,包括:望远镜,用于收集目标处的入射光线;会聚镜,放置在所述望远镜的后方,用于对所述望远镜的出射光束进行会聚;单元光电探测器,用于探测自所述会聚镜会聚的光束;其中,在所述望远镜与所述会聚镜之间的光路上还设有干涉滤光部件。与现有技术相比,本发明的有益效果是:(1)无需采用传导光纤,光通量大,光能利用率高;(2)无需采用含有狭缝的色散性紫外光谱仪,光通量大,光能利用率高,光谱探测能力强;(3)无需采用价格昂贵的紫外光谱仪,成本大大降低,适合于大量推广应用。

    权利要求书

    1.一种气体遥测装置,用于对二氧化硫气体进行探测和分析,其特征在于:
    包括:
    望远镜,用于收集目标处的入射光线;
    会聚镜,放置在所述望远镜的后方,用于对所述望远镜的出射光束进行会聚;
    单元光电探测器,用于探测自所述会聚镜会聚的光束;
    其中,在所述望远镜与所述会聚镜之间的光路上还设有干涉滤光部件。
    2.如权利要求1所述的气体遥测装置,其特征在于:
    所述干涉滤光部件,使用可旋转角度的干涉滤光片。
    3.如权利要求2所述的气体遥测装置,其特征在于:
    所述干涉滤光片的中心位于所述出射光束的中心线上;优选地,所述干涉滤光片的0°
    对应于出射光束与所述干涉滤光片垂直,干涉滤光片在相对于垂直的0°旋转第一角度范围
    内,所述光束全部通过所述干涉滤光片;优选地,所述第一角度为50-70度,优选地,所述第
    一角度为60度。
    4.如权利要求3所述的气体遥测装置,其特征在于:
    所述干涉滤光片由旋转驱动装置驱动,所述旋转驱动装置的驱动轴的轴线沿着所述干
    涉滤光片的径向与所述干涉滤光片的中心相交,优选地,所述旋转驱动装置放置在所述干
    涉滤光片的下方,所述旋转驱动装置的驱动轴竖直向上。
    5.如权利要求4所述的气体遥测装置,其特征在于:
    所述干涉滤光片的中心波长为310-320nm之间,半高全宽在5-10nm之间。
    6.如权利要求1-5之一所述的气体遥测装置,其特征在于:
    还包括信号处理器,用于与所述单元光电探测器连接,并对所述单元光电探测器的光
    电信号进行处理,然后输出二氧化硫浓度数据。
    7.如权利要求1-5之一所述的气体遥测装置,其特征在于:
    所述的望远镜,可为牛顿反射式望远镜,反射镜表面镀铝反射膜;
    或者,所述的望远镜,可为卡塞格林反射式望远镜,反射镜表面镀铝反射膜;
    或者,所述的望远镜,可为折射式望远镜,镜片材料选用JGS1石英材料,表面镀紫外增
    透膜。
    8.如权利要求1-5之一所述的气体遥测装置,其特征在于:
    所述会聚镜,可选择石英玻璃透镜或表面镀高反铝膜的抛物面反射镜。
    9.如权利要求1-5之一所述的气体遥测装置,其特征在于:
    所述单元光电探测器,可选择光电管或光电倍增管或单元紫外增强光电二极管,优选
    为紫外增强的光电二极管。
    10.如权利要求6所述的气体遥测装置,其特征在于:
    所述信号处理器,完成探测器电信号的放大、A/D转换、二氧化硫浓度计算和结果输出。

    说明书

    一种气体遥测装置

    技术领域

    本发明涉及气体遥测装置技术领域,特别是涉及一种二氧化硫气体遥测装置。

    背景技术

    二氧化硫是一种重要的大气污染物,不仅对人体健康、植物、生态环境、材料等造
    成直接危害,而且还会随降水过程形成危害更大的酸雨,造成巨大的自然灾害和经济损失。
    固定污染源排放是二氧化硫的主要来源之一,也是二氧化硫监测的重中之重?;谧贤馕?br />收光谱技术的光学遥测可以实现二氧化硫排放的远程监测,具有探测灵敏度高、抗干扰能
    力强的优点,是目前固定污染源二氧化硫排放遥测的重要方法之一。

    常见的的用于二氧化硫遥测的紫外差分吸收光谱设备,其组成包括望远镜、传导
    光纤、紫外光谱仪和信号处理器。望远镜用于携带有二氧化硫信息的光信号的收集,传导光
    纤将望远镜收集的光信号传导至紫外光谱仪,紫外光谱仪大都采用含有狭缝的光栅式光谱
    仪,信号处理器对采集的光谱信息进行处理,获取遥测的二氧化硫浓度信息。二氧化硫遥测
    过程中,一般采用环境光作为光源,环境光中紫外成分很少,对设备的光谱响应能力要求较
    高。采用紫外光谱仪的现有技术存在如下不足:1)采用光纤传导光束,光通量小,影响光谱
    探测能力;2)采用紫外光谱仪,光谱仪含有狭缝,限制了进入光谱仪的光能,光通量进一步
    减小,影响光谱探测能力,光谱仪一般采用线阵探测器,每个感光单元动态范围小,限制了
    光谱探测能力;3)紫外光谱仪成本较高,难以大量推广应用。针对上述问题,开发光通量大、
    光谱探测能力强、成本低的二氧化硫遥测设备十分重要,也是实现大量推广应用的前提。

    发明内容

    为了克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种气体遥测装置,解决现有技术
    光通量小、光谱探测能力弱、成本高的问题。

    本发明的目的通过以下技术方案来具体实现:

    一种气体遥测装置,用于对二氧化硫气体进行探测和分析,包括:

    望远镜,用于收集目标处的入射光线;

    会聚镜,放置在所述望远镜的后方,用于对所述望远镜的出射光束进行会聚;

    单元光电探测器,用于探测自所述会聚镜会聚的光束;

    其中,在所述望远镜与所述会聚镜之间的光路上还设有干涉滤光部件。

    优选地,所述干涉滤光部件,使用可旋转角度的干涉滤光片。

    优选地,所述干涉滤光片的中心位于所述出射光束的中心线上;优选地,所述干涉
    滤光片的0°对应于出射光束与所述干涉滤光片垂直,干涉滤光片在相对于垂直的0°旋转第
    一角度范围内,所述光束全部通过所述干涉滤光片;优选地,所述第一角度为50-70度,优选
    地,所述第一角度为60度。

    优选地,所述干涉滤光片由旋转驱动装置驱动,所述旋转驱动装置的驱动轴的轴
    线沿着所述干涉滤光片的径向与所述干涉滤光片的中心相交,优选地,所述旋转驱动装置
    放置在所述干涉滤光片的下方,所述旋转驱动装置的驱动轴竖直向上。

    优选地,所述干涉滤光片的中心波长为310-320nm之间,半高全宽在5-10nm之间。

    优选地,还包括信号处理器,用于与所述单元光电探测器连接,并对所述单元光电
    探测器的光电信号进行处理,然后输出二氧化硫浓度数据。

    优选地,所述的望远镜,可为牛顿反射式望远镜,反射镜表面镀铝反射膜;

    或者,所述的望远镜,可为卡塞格林反射式望远镜,反射镜表面镀铝反射膜;

    或者,所述的望远镜,可为折射式望远镜,镜片材料选用JGS1石英材料,表面镀紫
    外增透膜。。

    所述会聚镜,可选择石英玻璃透镜或表面镀高反铝膜的抛物面反射镜。

    所述单元光电探测器,可选择光电管或光电倍增管或单元紫外增强光电二极管,
    优选为紫外增强的光电二极管。

    所述信号处理器,完成探测器电信号的放大、A/D转换、二氧化硫浓度计算和结果
    输出。

    与现有技术相比,本发明的有益效果是:

    (1)无需采用传导光纤,光通量大,光能利用率高;

    (2)无需采用含有狭缝的色散性紫外光谱仪,光通量大,光能利用率高,光谱探测
    能力强;

    (3)无需采用价格昂贵的紫外光谱仪,成本大大降低,适合于大量推广应用。

    附图说明

    下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

    图1为二氧化硫的光谱吸收截面;

    图2为二氧化硫遥测装置原理框图;

    图3为旋转干涉滤光片工作原理图;

    图4为干涉滤光片旋转时透过率曲线示意图;

    图5为干涉滤光片旋转时滤光片中心波长变换曲线。

    图6为一种二氧化硫气体遥测装置实例三维图。

    具体实施方式

    如图1所示,二氧化硫在240nm-330nm之间的紫外光谱区域有明显的吸收,如图中
    曲线11所示,特别是在280nm-320nm之间具有较大的吸收截面,如图中标号12所示,并且具
    有显著的周期性高频调制,其高频调制部分的吸光度与浓度呈线性关系。在外界自然环境
    条件下,300nm左右有少量的环境光,因此可以在此光谱区域采集二氧化硫的吸收光谱,并
    提取高频调制部分计算二氧化硫的浓度。这种方法不受环境中水分和颗粒物的影响,具有
    较好的抗干扰能力,这也是基于紫外吸收光谱技术的光学遥测二氧化硫的理论基础。

    如图2所示为本发明公开的气体遥测装置的原理框图,该气体遥测装置包括:望远
    镜21、旋转干涉滤光片22、会聚镜23、单元光电探测器24。所述望远镜21可为反射镜表面镀
    铝反射膜的牛顿反射式望远镜,也可为反射镜表面镀铝反射膜的卡塞格林反射式望远镜,
    也可为选用JGS1石英材料且表面镀紫外增透膜的折射式望远镜,用于收集目标处的入射光
    线。在望远镜21后边放置可旋转角度的干涉滤光部件,所述干涉滤光部件优选为紫外干涉
    滤光片22,中心波长为310-320nm之间,半高全宽在5-10nm之间。透过紫外干涉滤光片22的
    光束由会聚镜23会聚,会聚镜23可选择JGS1石英玻璃透镜或表面镀高反铝膜的抛物面反射
    镜?;峋酆蟮墓馐晒獾缣讲馄?4接收,光电探测器24可选择光电管或光电倍增管或单元
    紫外增强光电二极管,优选为紫外增强的光电二极管。

    优选地,所述气体遥测装置还可以包括信号处理器25,信号处理器25完成探测器
    电信号的放大、A/D转换、二氧化硫浓度计算和结果输出。

    如图3所示,紫外干涉滤光片22由直流电机32带动在准直光路中作旋转运动,如图
    中旋转方向34所示。紫外干涉滤光片22的0°对应准直光束33与紫外干涉滤光片22垂直,光
    束33的中心与紫外干涉滤光片22的中心一致,干涉滤光片的大小保证在其绕旋转0-60°范
    围内光束33全部经过紫外干涉滤光片22过滤。

    如图4所示为干涉滤光片旋转时透过光谱的变化情况示意图,透过光谱中心波长
    与旋转角度之间的关系为:


    式中:λθ为滤光片旋转角度为θ时的透过光谱中心波长

    λ0为滤光片旋转角度为0°时的透过光谱中心波长

    θ为滤光片旋转角度

    neff为干涉薄膜的等效折射率

    在本发明中,选择滤光片0°入射角的中心波长为320nm,neff的值近似为1.85,那么
    滤光片在0°-60°范围内旋转时,滤光片的中心波长在320nm-283nm之间变化,变化曲线如图
    5所示。

    如图6所示为本发明的一个设计实例,采用了折射式望远镜。望远镜21为折射式望
    远镜,包括JGS1石英玻璃材料的主凸透镜和副凹透镜。望远镜21后是准直光路,光路中放置
    由电机带动的可旋转的紫外干涉滤光片22,紫外干涉滤光片的中心波长为320nm,半高宽为
    10nm。所述会聚镜23为JGS1石英玻璃材料的会聚透镜。单元光电探测器24为紫外增强型单
    元光电二极管。所述信号处理器25为信号处理电路,完成探测器输出电信号的放大、A/D转
    换、二氧化硫浓度计算和结果输出。

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    本文标题:一种气体遥测装置.pdf
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