[發明專利]地基短波紅外CO2垂直柱濃度遙測裝置

無效

• 申請號: 201310445780.6
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103543120A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 徐晉;謝品華;孫友文;李昂;劉文清;劉建國
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明屬于光學測量方法領域，具體的說是一種用于大氣CO₂垂直柱濃度遙測的短波紅外光譜測量裝置。

背景技術

CO₂是重要的溫室氣體，在全球變暖的溫室效應中扮演著重要角色。CO₂氣體的監測技術經歷了最初的現場采樣、實驗室分析，到現場在線監測以及近年來的新型光學遙測技術的發展過程。光學遙測技術能夠實現現場非接觸、實時在線的連續測量，并且遙測更能反映整個大氣層CO₂的濃度分布及變化情況。

目前用于CO₂氣體遙測的主要方法有：激光雷達（LIDAR）、傅里葉光譜儀（FTS）等，而用于測量CO₂全球分布的設備主要為衛星搭載設備（如SCIAMACHY）。對于激光雷達設備，雖然能夠給出CO₂的垂直分布，但是系統復雜，成本高，且測量波段受激光器波長的限制，對激光器要求高；傅里葉光譜儀也能遙測CO₂的濃度分布，但是同樣成本很高，設備復雜。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種大氣CO₂垂直柱濃度遙測裝置，系統結構簡單，能夠實時在線觀測，能進行長期觀測，從而解決目前大氣CO₂氣體地基遙測手段缺乏的難題。

本發明通過以下技術方案予以實現：

一種地基短波紅外CO₂垂直柱濃度遙測裝置，其特征在于：系統采用二維電機驅動望遠鏡系統對直射太陽光進行高精度跟蹤測量，收集穿過大氣的直射太陽光，再利用輻射傳輸模型計算出CO₂的權重函數曲線，應用最小二乘法解析出CO₂的垂直柱濃度信息；望遠鏡系統后的光路上依次設置有濾光片、聚焦透鏡，從聚焦透鏡出射的光經石英光纖精密成像在位于恒溫箱內的光譜儀的入射狹縫上，經光譜儀色散后成像在銦鎵砷探測器上，再經模數轉換后送入計算機進行處理；同時裝置內安裝GPS?定位系統，獲取裝置地理位置等信息，GPS?定位系統通過USB數據線與計算機通訊。

所述的地基短波紅外CO₂垂直柱濃度遙測裝置，其特征在于，所述的濾光片、聚焦透鏡均采用石英材料。

所述的地基短波紅外CO₂垂直柱濃度遙測裝置，其特征在于，所述望遠鏡系統包括高精度太陽跟蹤裝置、紅外聚焦透鏡、紅外光學衰減片。

所述的地基短波紅外CO₂垂直柱濃度遙測裝置，其特征在于，所述的紅外聚焦透鏡為1500nm-1700nm短波紅外波段的鏡片。

所述的地基短波紅外CO₂垂直柱濃度遙測裝置，其特征在于，所述的高精度太陽跟蹤裝置，能夠通過二維電機控制二維轉臺精確定位太陽位置，定位精度為1°，跟蹤仰角范圍0-180°，方位角0-360°。

所述的地基短波紅外CO₂垂直柱濃度遙測裝置，其特征在于，所述的聚焦透鏡采用雙分離透射式組合方式。

所述的地基短波紅外CO₂垂直柱濃度遙測裝置，其特征在于，所述的恒溫箱由半導體冷熱電材料的制冷實現箱內環境的制冷與恒溫。

本發明的主要特點如下：

1、采用望遠鏡，通過二維電機實現對太陽光的高精度跟蹤測量，獲得穿過大氣后的直射太陽光，實現對直射太陽光的實時跟蹤測量。

2、獨特北極星定位單元，實現測量系統望遠鏡角度的歸零和校準。

????本發明的有益效果在于：

通過本發明的地基短波紅外CO₂垂直柱濃度遙測裝置，可以實現大氣及排放源CO₂濃度分布的地基遙測；在不需要任何人造光源的條件下，通過二維電機驅動紅外望遠鏡接收直射太陽光的方式，實現CO₂吸收光譜的測量，與其它光學方法相比在減少裝置體積和成本的同時又獲得了立體分布信息，可應用于大氣CO₂濃度分布及污染源排放監督性監測研究。

附圖說明

圖1為本發明地基短波紅外CO₂垂直柱濃度遙測裝置圖。

具體實施方式