CN114878520A - 一种主动式连续光谱遥测系统 - Google Patents

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潘冬宁
武斌
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Abstract

本发明公开了一种主动式连续光谱遥测系统，属于光电检测技术领域，能够单独进行污染气体的监测工作。所述光谱遥测系统包括：激光单元，用于发射连续红外光谱；光反射单元，设置在所述激光单元的出光侧，用于将所述连续红外光谱反射到被测目标；光接收单元，用于接收所述被测目标对所述连续红外光谱的漫反射光，并对所述漫反射光进行汇聚；光谱分析单元，设置在所述光接收单元的出光侧，用于将所述光接收单元汇聚后的出射光分解为单色光谱，并将所述单色光谱转换为光谱图。

Description

一种主动式连续光谱遥测系统
技术领域
本发明涉及一种主动式连续光谱遥测系统，属于光电检测技术领域。
背景技术
目前，化工园区排放污染气体种类多，且无序。现有监测手段中，一般采用被动或主动式红外光谱遥测仪对整个园区进行污染气体排放监测。但是，被动式红外光谱遥测仪信噪比较差，因此很难监测低浓度污染气体排放；而主动式红外光谱遥测仪在工作时，必须与合作目标如反射镜配合使用，一般是调节反射镜的角度，其适用范围有限。
发明内容
本发明提供了一种主动式连续光谱遥测系统，能够单独进行污染气体的监测工作。
本发明提供了一种主动式连续光谱遥测系统，包括：
激光单元，用于发射连续红外光谱；
光反射单元，设置在所述激光单元的出光侧，用于将所述连续红外光谱反射到被测目标；
光接收单元，用于接收所述被测目标对所述连续红外光谱的漫反射光，并对所述漫反射光进行汇聚；
光谱分析单元，设置在所述光接收单元的出光侧，用于将所述光接收单元汇聚后的出射光分解为单色光谱，并将所述单色光谱转换为光谱图。
可选的，所述光接收单元包括主镜和次镜；
所述主镜设置在所述光反射单元和所述光谱分析单元之间，所述次镜设置在所述光反射单元和所述主镜之间；
所述主镜用于将接收到的所述漫反射光反射到所述次镜；
所述次镜用于对反射后的漫反射光进行再次反射，以使所述漫反射光穿过所述主镜后汇聚。
可选的，所述次镜为双曲面镜；
所述主镜为抛物面镜，其凹面朝向所述次镜。
可选的，所述光反射单元为激光反射镜。
可选的，所述光谱分析单元包括依次设置在所述出射光的光路上的狭缝、分光件及处理组件；
所述狭缝设置在所述出射光的焦点处；
所述分光件用于将经所述狭缝的所述出射光分散为单色光谱；
所述处理组件用于将经所述分光件处理后的所述单色光谱转换为光谱图。
可选的，所述分光件还用于将所述单色光谱汇聚到所述处理组件。
可选的，所述分光件为凹面光栅，其凹面朝向所述狭缝。
可选的，所述处理组件包括：
线阵探测器，用于接收经所述分光件处理后的单色光谱，并将所述单色光谱转化为模拟电信号；
驱动处理器，用于将所述模拟电信号转换为数字电信号，并将所述数字电信号转换为光谱图。
可选的，所述激光单元包括激光发射器和激光驱动器；
所述激光驱动器用于驱动所述激光发射器发射连续红外光谱。
本发明能产生的有益效果包括：
本发明的光谱遥测系统在使用过程中无需与合作目标配合，能够单独进行污染气体的监测工作。
本发明的光谱遥测系统是一种主动式红外光谱遥测系统，能够实现对低浓度污染气体的监测。
本发明的光谱遥测系统还具有结构简单、操作方便等特点，适合大范围推广。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种主动式连续光谱遥测系统的系统框图。
部件和附图标记列表：
1、激光发射器；2、激光驱动器；3、激光反射镜；4、主镜；5、次镜；6、狭缝；7、凹面光栅；8、线阵探测器；9、驱动处理器。
具体实施方式
下面结合实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。
本发明实施例提供了一种主动式连续光谱遥测系统，如图1所示，主动式连续光谱遥测系统包括：
激光单元，用于发射连续红外光谱；
光反射单元，设置在激光单元的出光侧，用于将连续红外光谱反射到被测目标；
光接收单元，用于接收被测目标对连续红外光谱的漫反射光，并对漫反射光进行汇聚；
光谱分析单元，设置在光接收单元的出光侧，用于将光接收单元汇聚后的出射光分解为单色光谱，并将单色光谱转换为光谱图。
其中，激光单元包括激光发射器1和激光驱动器2，激光驱动器2用于控制激光发射器1发射连续红外光谱；光反射单元为激光反射镜3。
其中，光接收单元包括主镜4和次镜5。主镜4设置在光反射单元和光谱分析单元之间，次镜5设置在光反射单元和主镜4之间。
主镜4用于将接收到的漫反射光反射到次镜5；次镜5用于对反射后的漫反射光进行再次反射，以使漫反射光穿过主镜4后汇聚。
具体的，次镜5为一般为双曲面镜；主镜4一般为抛物面镜，且其凹面朝向次镜5。
其中，光谱分析单元包括依次设置在出射光的光路上的狭缝6、分光件及处理组件，且狭缝6设置在出射光的焦点处。
具体的，狭缝6是现有光谱仪的主要部件之一，是一条宽度可调、狭窄细长的缝孔，其为现有结构，在此不再赘述。
分光件用于将经狭缝6的出射光分散为单色光谱；处理组件用于将经分光件处理后的单色光谱转换为光谱图；分光件还用于将单色光谱汇聚到处理组件。
具体的，分光件为凹面光栅7，且其凹面朝向狭缝6。本实施例中凹面光栅7为凹面全息光栅。
具体的，处理组件包括线阵探测器8和驱动处理器9。
线阵探测器8用于接收经分光件处理后的单色光谱，并将单色光谱转化为模拟电信号；驱动处理器9用于将模拟电信号转换为数字电信号，并将数字电信号转换为光谱图。本实施例中，线阵探测器8为线阵红外探测器。
本实施例中，被测目标位于激光反射镜3正上方。激光反射镜3正对设置在激光发射器1右侧，且位于次镜5正上方；本实施例中，激光反射镜3主要用于接收并反射激光发射器1发射的连续红外光谱，对激光反射镜3的具体设置位置不做限定。激光反射镜3为平面反射镜，与次镜5呈45度夹角。主镜4、狭缝6和凹面光栅7从上至下依次设置在次镜5正下方，线阵探测器8倾斜设置在凹面光栅7的左上方。
本发明的主动式连续光谱遥测系统在使用时，通过激光驱动器2控制激光发射器1发射连续红外光谱，连续红外光谱经过激光反射镜3发射到达被测目标，形成漫反射光；漫反射光经过主镜4和次镜5后汇聚到狭缝6，并经过狭缝6到达凹面光栅7；通过凹面光栅7将连续红外光谱分为离散的单色光谱，并将单色光谱汇聚到线阵探测器8；线阵探测器8将单色光谱转换为模拟电信号，驱动处理器9将模拟电信号转换为数字电信号之后进行数据处理，得到光谱图。
由于不同的污染气体形成的光谱图不同，因此，通过对光谱图进行分析可以得到被测目标中是否含有污染气体。
本发明的光谱遥测系统在使用过程中无需与合作目标配合，能够单独进行污染气体的监测工作。
本发明的光谱遥测系统是一种主动式红外光谱遥测系统，能够实现对低浓度污染气体的监测。
本发明的光谱遥测系统还具有结构简单、操作方便等特点，适合大范围推广。
以上，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (9)

1.一种主动式连续光谱遥测系统，其特征在于，包括：
激光单元，用于发射连续红外光谱；
光反射单元，设置在所述激光单元的出光侧，用于将所述连续红外光谱反射到被测目标；
光接收单元，用于接收所述被测目标对所述连续红外光谱的漫反射光，并对所述漫反射光进行汇聚；
光谱分析单元，设置在所述光接收单元的出光侧，用于将所述光接收单元汇聚后的出射光分解为单色光谱，并将所述单色光谱转换为光谱图。
2.根据权利要求1所述的光谱遥测系统，其特征在于，所述光接收单元包括主镜和次镜；
所述主镜设置在所述光反射单元和所述光谱分析单元之间，所述次镜设置在所述光反射单元和所述主镜之间；
所述主镜用于将接收到的所述漫反射光反射到所述次镜；
所述次镜用于对反射后的漫反射光进行再次反射，以使所述漫反射光穿过所述主镜后汇聚。
3.根据权利要求2所述的光谱遥测系统，其特征在于，所述次镜为双曲面镜；
所述主镜为抛物面镜，其凹面朝向所述次镜。
4.根据权利要求1所述的光谱遥测系统，其特征在于，所述光反射单元为激光反射镜。
5.根据权利要求1所述的光谱遥测系统，其特征在于，所述光谱分析单元包括依次设置在所述出射光的光路上的狭缝、分光件及处理组件；
所述狭缝设置在所述出射光的焦点处；
所述分光件用于将经所述狭缝的所述出射光分散为单色光谱；
所述处理组件用于将经所述分光件处理后的所述单色光谱转换为光谱图。
6.根据权利要求5所述的光谱遥测系统，其特征在于，所述分光件还用于将所述单色光谱汇聚到所述处理组件。
7.根据权利要求6所述的光谱遥测系统，其特征在于，所述分光件为凹面光栅，其凹面朝向所述狭缝。
8.根据权利要求7所述的光谱遥测系统，其特征在于，所述处理组件包括：
线阵探测器，用于接收经所述分光件处理后的单色光谱，并将所述单色光谱转化为模拟电信号；
驱动处理器，用于将所述模拟电信号转换为数字电信号，并将所述数字电信号转换为光谱图。
9.根据权利要求1所述的光谱遥测系统，其特征在于，所述激光单元包括激光发射器和激光驱动器；
所述激光驱动器用于驱动所述激光发射器发射连续红外光谱。
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