CN114200689A - 一种机动车污染检测设备的光路调试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机动车污染检测设备的光路调试方法及系统，包括：发射一束红外激光从一侧经过反射后射向另一侧，形成第一光路；发射一束可见光进入到第一光路；调节可见光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴，然后将红外激光的光谱原路反射回去；将反射回去的红外激光的光信号转换为电信号，经过处理，计算出污染物的浓度。本发明，解决传统检测机动车污染的设备的光路调试受环境条件的限制、调试时间长、人员多、工序复杂和调试时安全隐患大的缺点，在室外调试红外谱线时，无需使用光束质量分析仪、光谱色卡等设备进行光线位置的查找，且可全天24h随时都能进行光路调试，解决设备安装和运行过程中的光路校准困难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机动车污染检测技术领域，具体为一种机动车污染检测设备的光路调试方法及系统。
背景技术
机动车等移动源污染已成为大气污染的重要来源，移动源污染防治的重要性日益凸显。机动车排出的污染物，给大气环境带来了严重的污染。目前测量机动车污染的主要产品有机动车尾气遥感检测系统和开放式交通大气环境监测系统，采用紫外光谱吸收技术进行紫外波段的污染物监测。
采用紫外光谱吸收技术对机动车污染进行测试：采用的都是不可见光的波段，现场进行安装调试和定期光路校准时需要借助光束质量分仪器或是在环境光线较暗时借助白色背景的物品进行光线位置的检测。这种在现场安装时调光比较困难，这种方法对环境和设备安装的光程都有要求，要求环境比较暗且光路的光程较短的时候才能进行调试，调试时必须要2个人相互配合才能进行调试：1人调试仪器，另一要实时查看光线的位置，寻找紫外光谱的位置耗时较长，且还要和交通部门协调道路车辆运行的时间。
采用开放式交通大气环境监测系统进行测试：一般是安装在道路的路边，由主机和辅机构成，使光路穿过道路的待测区域，在进行光路调试时需要调试人员在道路上移动确认光路的位置，将检测激光器发出的光，打入探测器内进行光电转换；而且设备安装一段时间后，由于安装位置的地质沉降、车辆运行造成的振动、气候变化等原因，会造成光路位置的改变，因此光路要定期的进行校准，校准步骤与设备安装调试光路时的步骤相同，因此人员在道路上调试的时间较长，频次较多，比较危险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机动车污染检测设备的光路调试方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种机动车污染检测设备的光路调试方法，包括：
发射一束红外激光从一侧经过反射后射向另一侧，形成第一光路；
发射一束可见光进入到第一光路；
调节可见光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴，然后将红外激光的光谱原路反射回去；
将反射回去的红外激光的光信号转换为电信号，经过处理，计算出污染物的浓度。
优选的，可见光由红外激光的一侧入射到第一光路，经过反射后射向另一侧，然后调节可见光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴。
优选的，可见光由全反射一侧入射到第一光路，经过反射后射向红外激光发射光一侧，然后调节红外激光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴。
优选的，可见光经反射后入射到第一光路，然后经过反射后射向另一侧，再调节可见光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴，保持同轴的合光经全反射后光信号转换为电信号。
优选的，可见光经反射后入射到第一光路，然后再次反射，通过调节红外激光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴。
为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：
一种机动车污染检测设备的光路调试系统，其特征在于，包括：
主机端，包括检测激光器和介子膜镜，其中所述检测激光器用于发射一束红外激光；
辅机端，包括全反射镜；
指示激光发射设备，用于发射一束可见光；
所述红外激光通过介子膜镜再经反射后射向全反射镜，形成第一光路；
所述可见光经介子膜镜反射进入到第一光路，调节可见光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴，然后全反射镜将红外激光的光谱原路反射回去；
探测设备，用于将反射回去的红外激光的光信号转换为电信号，经过处理，计算出污染物的浓度。
优选的，所述检测激光器、介子膜镜以及探测设备位于底板上。
优选的，探测设备与窗口透镜处于保持同轴，所述探测设备与窗口透镜之间具有聚光镜，所述聚光镜上具有反射镜，该聚光镜和反射镜与探测设备保持同轴。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的方法，在进行光路调试完成后，现场安装时，因为指示激光器与检测激光器或氘灯发出的光在输出端是保持同轴的状态，所以在调试时，只需要让指示激光器或氘灯发出的光，到达全反射镜上，或到达与标记线a重合，即可完成光路的调试。
本发明，解决传统检测机动车污染的设备的光路调试受环境条件的限制、调试时间长、人员多、工序复杂和调试时安全隐患大的缺点，本发明的方法和系统可24h任何时间点都能进行调试，即可完成光路的调试，而且不需要借助其他仪器或设备来查找光线的位置，1人即可进行调试，无需人员在道路上确认光线位置，不影响车辆行驶，节约人力成本和时间成本，无需交警部门进行交通协调。
本发明，采用可见光波段的激光器发出绿光，将可见光波段的激光器的光线与检测激光器的系统输出光线保持同轴，因此在现场安装和调试时只需借助可见光波段的激光器发出的光进行光路调试，既简单又快捷。
本发明，在室外调试红外谱线时，无需使用光束质量分析仪、光谱色卡等设备进行光线位置的查找，且可全天24h随时都能进行光路调试，解决设备安装和运行过程中的光路校准困难的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1的系统光路示意图；
图2为本发明施例1的系统安装示意图；
图3为本发明施例1的系统安装俯视示意图；
图4为本发明施例2的系统安装俯视示意图；
图5为本发明实施例3的系统光路示意图；
图6为本发明施例3的系统安装示意图；
图7为本发明施例3的系统安装俯视示意图；
图8为本发明施例4的系统安装俯视示意图。
图中：1底板、2检测激光器、3指示激光发射设备、4介子膜镜、5指示激光器、6聚光镜、7反射镜、8探测器、9窗口透镜、10全反射镜、11氘灯、12准直镜、13光谱仪、14固定和调节螺孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：
一种机动车污染检测设备的光路调试方法，包括：
发射一束红外激光从一侧经过反射后射向另一侧，形成第一光路；
发射一束可见光进入到第一光路；
调节可见光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴，然后将红外激光的光谱原路反射回去；
将反射回去的红外激光的光信号转换为电信号，经过处理，计算出污染物的浓度。
本实施例的系统包含主机端和辅机端两大部分，两大部分分别位于在道路的两侧；主机端包含的各元器件安装在同一块底板1上。在调试时，只需参考指示激光器5发出的光调试底板的高度和方向即可：检测激光器2发出红外激光，激光穿过介子膜镜4，该介质膜镜：红外光谱能够穿过镜面，(指示激光器5发射的绿光)紫外光谱无法穿过，只能反射，经反射镜7反射，利用指示激光器5发射的可见光，此处优先绿光，经介子膜镜4反射，然后入射到第一光路中，通过调整可见光，使入射的可见光与发出红外激光保持同轴，再经过反射镜7反射，调整后，到达道路对面的全反射镜10，全反射镜将光谱原路反射回去，经聚光镜6聚光后，光谱到达探测器8把光信号转换为电信号，再经过电路处理，计算出污染物的浓度。
本实施例的系统额外安装了1个指示激光器(发的是可见光)，主要用于现场安装调试使用；指示激光器发出绿光，到达介子膜镜，调整介子膜镜的方向，使指示激光器的光与检测激光器的光保持同轴，从而达到经反射镜反射出的两激光器的光保持同轴，在调试时也可通过调整介子膜镜，使指示激光与检测激光保持同轴。现场调试时按照指示激光器的光路指示，调整底板的高度和方向，即可完成光路的调试。当然光保持同轴也可在实验室内进行调试完成后，现场安装调试时，只需参考指示激光器发出的光调试底板的高度和方向即可。
本实施例中，探测设备采用探测器8，其可以把光信号转换为电信号，再经过电路处理，计算出污染物的浓度，指示激光发射设备3采用指示激光器5用于发出绿光，而且该指示激光器5位于主机端侧，采用全反射镜10既可以使整个系统结构简洁，而且红外激光经全反射后光的损失和衰减(光谱线性衰减)程度最小，这样可以保证探测器8检测计算出污染物的浓度较为精准。
实施例2：
请参阅图1或图4，与实施例1基本相同，略有区别的是：
发射一束可见光进入到第一光路，该可见光同样采用绿光，是从辅机端发射的，即指示激光器5用于发出绿光，而且该指示激光器5位于辅机端侧，具体位于全反射镜10内的轴心上，然后只需参考指示激光器5发出的光通过调试底板1的高度和方向即可：使得经过介子膜镜4反射的绿光与标记线a重合即表示使指示激光器的光与检测激光器的光保持同轴。
实施例3：
请参阅图5至图7，与实施例1基本相同，略有区别的是：
指示激光发射设备3采用氘灯11，探测设备采用光谱仪13，光谱到达光谱仪后把光信号转换为电信号，再经过电路处理，计算出污染物的浓度。氘灯11发射的光先经过位于介子膜镜4和氘灯11之间的准直镜12准直后再入射到介子膜镜4上。
实施例4：
请参阅图8，与实施例1基本相同，略有区别的是：
发射一束可见光进入到第一光路，该可见光同样采用绿光，是从辅机端发射的，即氘灯11用于发出绿光，而且该氘灯11位于辅机端侧，具体位于全反射镜10内的轴心上，然后只需参考氘灯11发出的光通过调试底板1的高度和方向即可：使得经过介子膜镜4反射的绿光与标记线a重合即表示使指示激光器的光与检测激光器的光保持同轴。
在上述实施例2和实施例4中，由于采用将指示激光器5、氘灯11与检测激光器2分开，即检测激光器2位于主机端，指示激光器5、氘灯11位于辅机端，所以为了提高指示激光器5或氘灯11的光与检测激光器的光保持同轴，可以采用在窗口透镜9的外侧位置放置一白纸，移动底板1的位置和角度，当白纸上捕捉到红光或绿光，可以帮助调试人员快速调整主机端与辅机端对准，以便实现完成光路的调试。所以“可见光由全反射一侧入射到第一光路，经过反射后射向红外激光发射光一侧，然后调节红外激光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴”具体情况可以进一步限定“可见光由全反射一侧入射到第一光路，通过在红外激光发射光一侧放置的白纸捕捉到可见光后，经过调整后再反射后射向红外激光发射光一侧，然后调节红外激光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴”。
本发明，本发明采用激光检测技术对机动车污染物进行检测，根据比尔-郎伯定律，以光衰减的物理作用为原理并结合光电检测技术对机动车污染物的浓度进行测量。
本发明的方法，在进行光路调试完成后，现场安装时，因为指示激光器与检测激光器或氘灯发出的光在输出端是保持同轴的状态，所以在调试时，只需要让指示激光器或氘灯发出的光，到达全反射镜上，或到达与标记线a重合，即可完成光路的调试。
本发明，解决传统检测机动车污染的设备的光路调试受环境条件的限制、调试时间长、人员多、工序复杂和调试时安全隐患大的缺点，本发明的方法和系统可24h任何时间点都能进行调试，即可完成光路的调试，而且不需要借助其他仪器或设备来查找光线的位置，1人即可进行调试，无需人员在道路上确认光线位置，不影响车辆行驶，节约人力成本和时间成本，无需交警部门进行交通协调。
本发明，采用可见光波段的激光器发出绿光，将可见光波段的激光器的光线与检测激光器的系统输出光线保持同轴，因此在现场安装和调试时只需借助可见光波段的激光器发出的光进行光路调试，既简单又快捷。
本发明，在室外调试红外谱线时，无需使用光束质量分析仪、光谱色卡等设备进行光线位置的查找，且可全天24h随时都能进行光路调试，解决设备安装和运行过程中的光路校准困难的问题。
本发明，其余未叙述部分均可与现有技术相同、或为公知技术或可采用现有技术加以实现，此处不再详述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种机动车污染检测设备的光路调试方法，其特征在于，包括：
发射一束红外激光从一侧经过反射后射向另一侧，形成第一光路；
发射一束可见光进入到第一光路；
调节可见光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴，然后将红外激光的光谱原路反射回去；
将反射回去的红外激光的光信号转换为电信号，经过处理，计算出污染物的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种机动车污染检测设备的光路调试方法，其特征在于，可见光由红外激光的一侧入射到第一光路，经过反射后射向另一侧，然后调节可见光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴。
3.根据权利要求1所述的一种机动车污染检测设备的光路调试方法，其特征在于，可见光由全反射一侧入射到第一光路，经过反射后射向红外激光发射光一侧，然后调节红外激光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴。
4.根据权利要求2所述的一种机动车污染检测设备的光路调试方法，其特征在于，可见光经反射后入射到第一光路，然后经过反射后射向另一侧，再调节可见光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴，保持同轴的合光经全反射后光信号转换为电信号。
5.根据权利要求3所述的一种机动车污染检测设备的光路调试方法，其特征在于，可见光经反射后入射到第一光路，然后再次反射，通过调节红外激光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴。
6.一种机动车污染检测设备的光路调试系统，其特征在于，包括：
主机端，包括检测激光器(2)和介子膜镜(4)，其中所述检测激光器(2)用于发射一束红外激光；
辅机端，包括全反射镜(10)；
指示激光发射设备(3)，用于发射一束可见光；
所述红外激光通过介子膜镜(4)再经反射后射向全反射镜(10)，形成第一光路；
所述可见光经介子膜镜(4)反射进入到第一光路，调节可见光入射角度，使该可见光与第一光路保持同轴，然后全反射镜(10)将红外激光的光谱原路反射回去；
探测设备，用于将反射回去的红外激光的光信号转换为电信号，经过处理，计算出污染物的浓度。
7.根据权利要求6所述的一种机动车污染检测设备的光路调试方法，其特征在于，所述检测激光器(2)、介子膜镜(4)以及探测设备(8)位于底板(1)上。
8.根据权利要求6所述的一种机动车污染检测设备的光路调试方法，其特征在于，探测设备(8)与窗口透镜(9)处于保持同轴，所述探测设备(8)与窗口透镜(9)之间具有聚光镜(6)，所述聚光镜(6)上具有反射镜(7)，该聚光镜(6)和反射镜(7)与探测设备(8)保持同轴。
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| WO2024045341A1 (zh) * | 2022-09-01 | 2024-03-07 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种基于光声光谱的气体检测装置 |
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