CN112540047A - 一种大气环境立体探测差分吸收光谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大气环境立体探测差分吸收光谱仪装置，其特征是包括望远镜装置、光谱仪机箱、控制箱和光谱仪；所述光谱仪固接在望远镜装置内部；所述望远镜装置、光谱仪机箱和控制箱信号连接可编程逻辑控制器。满足不同监测环境下的工作需求；提高了监测检测的准确性，使得监测数据更加可靠，避免了重复监测，提高了工作效率；不需要任何辅助气体，也不会产生任何有害气体，满足了环保需求，为保护环境作出了贡献；实现了无人监控的连续监测，系统还提供多种方式对监测记录进行查询，减轻了人工成本，提高了企业的经济效率的同时，一定程度上促进了科学技术的发展；该装置维护周期长，进一步的降低了人工成本，提高了经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及气态污染物立体探测设备技术领域，尤其是一种大气环境立体探测差分吸收光谱仪。
背景技术
光谱仪又称分光仪，广泛为认知的为直读光谱仪。以光电倍增管等光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置。它由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成。以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域，并在选定的波长上（或扫描某一波段）进行强度测定。其分为单色仪和多色仪两种。而现有大气环境立体探测差分吸收光谱仪无法满足需适用在任何环境下的需求和进行连续实时检测的要求，故需采用被动差分吸收光谱原理，结合大气辐射传输模型,实现大气成分的整层垂直柱浓度的遥测,同时提取气体的垂直分布廓线。系统操作简单、快速有效、运行成本低。该遥测方法为气体时空分布信息的获取以及监测污染气体排放对大气成分的影响提供一种有效的光学遥测手段，同时也可以对卫星数据进行校验，为区域环境大气污染防治及管理提供高技术支撑手段。可对国家环境监测管理机构提出的城市污染优先污染物SO2，NO2等进行连续实时监测。同时也可对一些特殊区域所产生的一些特殊污染物进行在线监测。
发明内容
本发明解决的一个技术问题是为解决现有技术无法满足多样化的监测需求的问题。
1、本发明采用的技术方案是：包括计算机、光谱仪机构和望远镜机构，所述望远镜机构位于光谱仪机构上方；
所述望远镜机构包括俯仰箱体；所述俯仰箱体内壁顶端固接俯仰传动机构；所述俯仰箱体内壁侧边固接相机扫描机构，所述相机扫描机构延伸出俯仰箱体端并固接方位扫描机构；所述相机扫描机构顶部固接探测相机机构，所述探测相机机构位于箱体内一侧固接方位调节棱镜机构；所述探测相机机构侧边设有俯仰光耦机构；所述俯仰箱体固接俯仰传动组，所述俯仰传动组位于所述俯仰箱体的后侧壁上；
所述光谱仪机构包括接收望远镜箱体；所述接收望远镜箱体与俯仰箱体通过方位挡线筒进行连接；所述方位挡线筒一端位于俯仰箱体底部，另一端延伸至接收望远镜箱体的箱体内；所述方位挡线筒侧边上方固接方位光耦限位机构；所述方位挡线筒侧边下方固接方位传动机构一端，所述方位传动机构另一端固接望远镜扫描机构；所述望远镜扫描机构与所述方位光耦限位机构位于同一侧。
作为本发明的进一步改进，所述光谱仪机构包括光谱仪机箱和控制箱；所述光谱仪机箱包括机箱，所述机箱表面固接平板电脑，所述机箱内侧由上至下依次固接风扇组件、开关电源和温控模块；所述风扇组件固接在机箱内表面顶部；所述温控模块位于光谱仪模机构左侧，且温控模块与光谱仪模机构位于同一水平线上；所述控制箱包括箱体，所述箱体内侧设有主板、滤光片电机驱动器、水平电机控制器和垂直电机控制器。
作为本发明的进一步改进，所述俯仰箱体顶部配有俯仰箱体盖。
作为本发明的进一步改进，所述光谱仪机构和望远镜机构通过光纤进行连接。
作为本发明的进一步改进，所述望远镜机构的外壳采用ABS手板模制成。
作为本发明的进一步改进，所述计算机信号连接望远镜机构和光谱仪机构。
作为本发明的进一步改进，所述方位调节棱镜机构与探测相机机构上分别设有遮光板。
作为本发明的进一步改进，所述光谱仪机构设有保温系统。
本发明具有的有益效果：1、该装置实现定点监测和移动监测的功能，满足不同监测环境下的工作需求；2、非接触式测量方式，不会改变被测气体的性质和浓度，提高监测检测的准确性，使得监测数据更加可靠，避免重复监测，提高工作效率；3、不需要任何辅助气体，也不会产生任何有害气体，满足环保需求，为保护环境作出贡献；4、实时、在线对气体进行实时测量，对测量的数据进行离线分析，实现无人监控的连续监测，系统还提供多种方式对监测记录进行查询，减轻人工成本，提高企业的经济效率的同时，一定程度上促进科学技术的发展；5、相对于传统点式设备，该装置维护周期长，进一步的降低人工成本，提高经济效益；6、具有快速机动性的特点，可通过走航监测找到污染高点并对污染来源进行快速判断。
附图说明
图1为本发明计算机1，光谱仪机构2，望远镜机构6，控制机构7连接示意图。
图2为本发明望远镜机构剖视图。
图3为本发明望远镜机构俯视图。
图4为本发明光谱仪机箱内部结构图。
图5为本发明光谱仪机箱俯视图。
图6为本发明控制箱内部结构图。
图中所示：1.计算机，2.光谱仪机构， 6.望远镜机构， 7.控制机构， 601.俯仰光耦机构，602.方位调节棱镜机构，603.俯仰传动机构，604.方位挡线筒，605.方位扫描机构，606.相机扫描机构，607.俯仰箱体盖，608.探测相机机构，609.望远镜扫描机构，610.俯仰箱体，611.方位传动机构，612.方位光耦限位机构，613.接收望远镜箱体，7.控制机构，71.光谱仪机箱，72.控制箱，711.平板电脑，712.机箱，713.温控模块，714.开关电源，715.光谱仪模机构，716.风扇组件，721.主板，722. 滤光片电机驱动器，723. 水平电机控制器，724.垂直电机控制器。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的说明。
如图1-3所示，包括计算机1、光谱仪机构2和望远镜机构6，计算机1用于将光谱仪机构2反馈的信息进行分析，成图。望远镜机构6则是位于光谱仪机构2的上方，二者通过传动轴进行连接，光谱仪机构2对望远镜机构6起到一定的支撑作用。望远镜机构6是用来对数据进行采集工作的。望远镜机构6包括俯仰箱体610，俯仰箱体610作为整个望远镜机构6中的装置的承载体。俯仰箱体610内壁的顶端固接俯仰传动机构603，俯仰传动机构603用来对整个俯仰箱体610内的机构进行总的控制调配工作。俯仰箱体610内壁的侧边固接相机扫描机构606，相机扫描机构606延伸出俯仰箱体610侧边并固接方位扫描机构605，相机扫描机构605的顶部表面固接探测相机机构608，探测相机机构608位于箱体的一侧固接有一个方位调节棱镜机构602，探测相机机构608侧边还设有俯仰光耦机构601，俯仰箱体610固接在俯仰箱体的后侧壁上。探测相机机构608跟随方位扫描机构605一起进行运动，对数据进行采集工作。方位调节棱镜机构602内设有棱镜，将接收到的散射光导入至接收望远镜箱体613中的接收望远镜中。俯仰光耦机构601内设有遮光板，通过遮光板对光的感应作用，控制线路与电机的连接，当遮光板接收到光，遮光板则进行转动，此时遮光板与电路相连，实现对采集到的样气进行测量。
光谱仪机构2包括接收望远镜箱体613，接收望远镜箱体613与俯仰箱体610通过方位挡线筒604进行连接，方位挡线筒604的一端位于俯仰箱体610的底部，另一端延伸至接收望远镜箱体613的箱体内，接收望远镜箱体613通过方位挡线筒604实现水平旋转。方位挡线筒604侧边的上方固接方位光耦限位机构612，方位挡线筒601侧边下方则固接方位传动机构611，方位传动机构611的另一端固接望远镜扫描机构609，望远镜扫描机构609和方位光耦限位机构612位于位于同一侧，望远镜扫描机构609和方位光耦限位机构612用来辅助光谱仪机构2进行对数据的采集和分析工作。
具体工作方式，散射光通过方位调节棱镜组602中的棱镜导入至接收望远镜箱体613中的接收望远镜中，接收望远镜将散射光汇聚到光纤3中，电机4带动棱镜旋转，将不同角度的散射光导入接收望远镜中，通过遮光板5来控制电路的通断，实现对采集到的样气进行测量。进入接收望远镜的散射光在完成色散、采集与数字化的过程后，再通过USB线传导到计算机1中存储、计算，最终实现对大气痕量气体垂直柱浓度及轮廓线的解析。
进一步改进，光谱仪机构包括光谱仪机箱和控制箱；所述光谱仪机箱包括机箱，所述机箱表面固接平板电脑，所述机箱内侧由上至下依次固接风扇组件、开关电源和温控模块；所述风扇组件固接在机箱内表面顶部；所述温控模块位于光谱仪模机构侧方，且温控模块与光谱仪模机构位于同一水平线上；所述控制箱包括箱体，所述箱体内侧设有主板、滤光片电机驱动器、水平电机控制器和垂直电机控制器。用来控制整个装置的运动，且温控模块用来对整个光谱仪起到一个保护作用，使得其能够持续稳定的进行工作，保证工作的正常运行的同时，减少了维修次数，减轻了维修成本。
进一步改进，俯仰箱体顶部配有俯仰箱体盖。对整个装置起到保护作用，延长装置的使用寿命，减少维护成本。
进一步改进，光谱仪机构和望远镜机构通过光纤进行连接。使数据传输更加迅速方便，能够准确及时的获取数据。
进一步改进，望远镜机构的外壳采用ABS手板模制成。进一步对装置进行保护，确保装置的使用安全。
进一步改进，计算机信号连接望远镜机构和光谱仪机构。是计算机能够及时根据望远镜结构和光谱仪机构所提供的数据，对环境进行监测和进行分析处理，节约时间以及减轻劳动力成本。
进一步改进，方位调节棱镜机构与探测相机机构上分别设有遮光板。通对遮光板对光源的反应，来控制电路的通断，实现对背景的测量
进一步改进，光谱仪机构设有保温系统。确保光谱仪机构能够在各种恶劣环境下正常工作，满足使用者的使用需求。
本发明具有如下优点：能够满足不同监测环境下的工作需求；提高监测检测的准确性，使得监测数据更加可靠，避免重复监测，提高工作效率；满足环保需求，为保护环境作出贡献；减轻人工成本，提高企业的经济效率的同时，一定程度上促进科学技术的发展；该装置维护周期长，进一步的降低人工成本，提高经济效益；具有快速机动性的特点，可通过走航监测找到污染高点并对污染来源进行快速判断。
本领域技术人员应当知晓，本发明的保护方案不仅限于上述的实施例，还可以在上述实施例的基础上进行各种排列组合与变换，在不违背本发明精神的前提下，对本发明进行的各种变换均落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种大气环境立体探测差分吸收光谱仪，其特征是，包括计算机（1）、光谱仪机构（2）和望远镜机构（6），所述望远镜机构（6）位于光谱仪机构（2）上方；
所述望远镜机构（6）包括俯仰箱体（610）；所述俯仰箱体（610）内壁顶端固接俯仰传动机构（603）；所述俯仰箱体（610）内壁侧边固接相机扫描机构（606），所述相机扫描机构（606）延伸出俯仰箱体（610）端并固接方位扫描机构（605）；所述相机扫描机构（606）顶部固接探测相机机构（608），所述探测相机机构（608）位于箱体内一侧固接方位调节棱镜机构（602）；所述探测相机机构（608）侧边设有俯仰光耦机构（601）；所述俯仰箱体（610）固接俯仰传动组（603），所述俯仰传动组（603）位于所述俯仰箱体（610）的后侧壁上；
所述光谱仪机构（2）包括接收望远镜箱体（613）；所述接收望远镜箱体（613）与俯仰箱体（610）通过方位挡线筒（604）进行连接；所述方位挡线筒（604）一端位于俯仰箱体（610）底部，另一端延伸至接收望远镜箱体（613）的箱体内；所述方位挡线筒（604）侧边上方固接方位光耦限位机构（612）；所述方位挡线筒（604）侧边下方固接方位传动机构（611）一端，所述方位传动机构（611）另一端固接望远镜扫描机构（609）；所述望远镜扫描机构（609）与所述方位光耦限位机构（612）位于同一侧。
2.根据权利要求1所述的一种大气环境立体探测差分吸收光谱仪，其特征是所述控制机构（7）包括光谱仪机箱（71）和控制箱（72）；所述光谱仪机箱（71）包括机箱（712），所述机箱（712）表面固接平板电脑（711），所述机箱（712）内侧由上至下依次固接风扇组件（716）、开关电源（714）和温控模块（713）；所述风扇组件（716）固接在机箱（712）内表面顶部；所述温控模块（713）位于光谱仪模机构（715）左侧，且温控模块（713）与光谱仪模机构（715）位于同一水平线上；所述控制箱（72）包括箱体，所述箱体内侧设有主板（721）、滤光片电机驱动器（722）、水平电机控制器（723）和垂直电机控制器（724）。
3.根据权利要求1所述的一种大气环境立体探测差分吸收光谱仪，其特征是所述俯仰箱体（610）顶部配有俯仰箱体盖（607）。
4.根据权利要求1所述的一种大气环境立体探测差分吸收光谱仪，其特征是所述光谱仪机构（2）和望远镜机构（6）通过光纤（3）进行连接。
5.根据权利要求1所述的一种大气环境立体探测差分吸收光谱仪，其特征是所述望远镜机构（6）的外壳采用ABS手板模制成。
6.根据权利要求1所述的一种大气环境立体探测差分吸收光谱仪，其特征是所述计算机（1）信号连接望远镜机构（6）和光谱仪机构（2）。
7.根据权利要求1所述的一种大气环境立体探测差分吸收光谱仪，其特征是所述方位调节棱镜机构（602）与探测相机机构（608）上分别设有遮光板（5）。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的一种大气环境立体探测差分吸收光谱仪，其特征是所述光谱仪机构（2）设有保温系统（8）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20210323 |