CN210347443U - 一种环境大气特征气体监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环境大气特征气体监测仪，涉及大气监测技术领域，其包括光纤收发探头，所述光纤收发探头通过发射光纤束与耦合透镜组连接，所述耦合透镜组的左端设置有高压氙灯，所述光纤收发探头通过接收光纤与光谱仪连接。该环境大气特征气体监测仪，通过设置主抛物面镜，可以实现光源的收发，省去了传统设计中的另外两面平面镜，从而简化了系统结构，降低了光路对准难度，因为使用单一的面镜，在组装的过程中降低了复杂度，提高了设备的良品率，通过设置角反射镜阵列是由七个角反射镜组成，多个角反射镜组成的阵列能将更多光束反射回去，充分利用了系统光源，在能见度较低的天气中也能稳定工作。

Description

一种环境大气特征气体监测仪

技术领域

本实用新型涉及环境大气监测技术领域，具体为一种环境大气特征气体监测仪。

背景技术

现有的基于差分吸收光谱技术开发的进行痕量大气的测量仪器，国外设备成本偏高，国内设备虽然相对之前已经有了很大进步，但现有系统普遍紫外光强利用率不足，信噪比不高等问题；导致在天气能见度较低时，降低了系统探测的精度下限和稳定性。

传统长光程差分吸收光谱系统中的光路收发部分是一种卡塞格林望远镜和牛顿望远镜结合的结构，现有差分吸收光谱技术光路系统有以下缺点：1、光源发射端和光信号接收端处在望远镜两个不同的位置，使得望远镜体积庞大，不灵活；2、氙灯光源直接焊接在望远镜上，光源发出的光能大部分没有传输出去而在望远镜内部转化为热能耗损了，引起望远镜发热，造成一定的安全隐患；3、望远镜中的两个平面反射镜在光信号的发射、传输以及接收中互相遮挡，大幅削弱光强，降低了紫外光强的利用率；4、望远镜共有三个反射镜，三面反射镜的位置需同时调好，才能精确对出光路，另外，三面镜子都位于望远镜内部，调整起来比较麻烦。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种环境大气特征气体监测仪，解决了传统差分吸收光谱系统紫外光强不足、结构笨重、对光困难的问题。

(二)技术方案

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：一种环境大气特征气体监测仪，包括光纤收发探头，所述光纤收发探头通过发射光纤束与耦合透镜组连接，所述耦合透镜组的左端设置有高压氙灯，所述光纤收发探头通过接收光纤与光谱仪连接，所述光纤收发探头的左端设置有数控反射镜片，所述数控反射镜片的左侧面设置有中心小挡板，所述中心小挡板的左侧设置有主抛物面镜，所述主抛物面镜的左侧设置有角反射镜阵列。

优选的，所述角反射镜阵列是由七个角反射镜组成。

优选的，所述光纤收发探头内部光纤的排列是按照自然堆积的形式，同时光纤收发探头由六根入射光纤包围一根出射光纤的结构组成。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果在于：

1、该环境大气特征气体监测仪，通过设置主抛物面镜，可以实现光源的收发，省去了传统设计中的另外两面平面镜，从而简化了系统结构，降低了光路对准难度，因为使用单一的面镜，在组装的过程中降低了复杂度，提高了设备的良品率。

2、该环境大气特征气体监测仪，通过设置角反射镜阵列是由七个角反射镜组成，多个角反射镜组成的阵列能将更多光束反射回去，充分利用了系统光源，在能见度较低的天气中也能稳定工作，因为增加了光源的利用率，在光源一定的情况下，可以提供更长的光程测量范围，也就提升了设备的最低检出精度。

3、该环境大气特征气体监测仪，通过设置发射光纤束采用一体化设计，六根入射光纤包围一根出射光纤的结构设计可确保光纤的平行取向，同时简化了结构，因为在用一体化的方式，在安装过程中，只需要使用一个固定点，同时方便进行设备维护，降低了望远镜结构的复杂性。

4、该环境大气特征气体监测仪，通过设置光纤收发探头左侧加了一小块数控反射镜片，用于切换测灯谱和测大气谱模式，通过遥控器控制数控反射镜片位置，当数控反射镜片置于望远镜轴心挡住光纤收发探头时，数控反射镜片将光源直接反射回到光纤收发探头并进入光谱仪，此时测得的是光源光谱，当数控反射镜片移开时，测的是大气吸收谱。

5、该环境大气特征气体监测仪，通过设置光纤收发探头，测大气时光纤收发探头发射到主抛物面镜圆心处附近的小部分光会直接反射回光纤收发探头，引入了测量误差，本实用新型采用一块经过测量计算的中心小挡板挡住主抛物面镜的中心避免了光直接返回光纤收发探头的现象。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型光纤收发探头的连接结构示意图；

图3为本实用新型角反射镜阵列的结构示意图。

图中：1发射光纤束、2光纤收发探头、3接收光纤、4光谱仪、5角反射镜阵列、6数控反射镜片、7耦合透镜组、8高压氙灯、9中心小挡板、10主抛物面镜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，本实用新型提供一种技术方案：一种环境大气特征气体监测仪，包括光纤收发探头2，光纤收发探头2内部光纤的排列是按照自然堆积的形式，同时光纤收发探头2由六根入射光纤包围一根出射光纤的结构组成，通过设置光纤收发探头2，测大气时光纤收发探头2发射到主抛物面镜 10圆心处附近的小部分光会直接反射回光纤收发探头2，引入了测量误差，本实用新型采用一块经过测量计算的中心小挡板9挡住主抛物面镜10的中心避免了光直接返回光纤收发探头2的现象，光纤收发探头2通过发射光纤束1 与耦合透镜组7连接，通过设置发射光纤束1采用一体化设计，六根入射光纤包围一根出射光纤的结构设计可确保光纤的平行取向，同时简化了结构，因为在用一体化的方式，在安装过程中，只需要使用一个固定点，同时方便进行设备维护，降低了望远镜结构的复杂性，耦合透镜组7的左端设置有高压氙灯8，光纤收发探头2通过接收光纤3与光谱仪4连接，光纤收发探头2 的左端设置有数控反射镜片6，通过设置光纤收发探头2左侧加了一小块数控反射镜片6，用于切换测灯谱和测大气谱模式，通过遥控器控制数控反射镜片 6位置，当数控反射镜片6置于望远镜轴心挡住光纤收发探头2时，数控反射镜片6将光源直接反射回到光纤收发探头2并进入光谱仪4，此时测得的是光源光谱，当数控反射镜片6移开时，测的是大气吸收谱，数控反射镜片6的左侧面设置有中心小挡板9，中心小挡板9的左侧设置有主抛物面镜10，通过设置主抛物面镜10，可以实现光源的收发，省去了传统设计中的另外两面平面镜，从而简化了系统结构，降低了光路对准难度，因为使用单一的面镜，在组装的过程中降低了复杂度，提高了设备的良品率，主抛物面镜10的左侧设置有角反射镜阵列5，角反射镜阵列5是由七个角反射镜组成，通过设置角反射镜阵列5是由七个角反射镜组成，多个角反射镜组成的阵列能将更多光束反射回去，充分利用了系统光源，在能见度较低的天气中也能稳定工作，因为增加了光源的利用率，在光源一定的情况下，可以提供更长的光程测量范围，也就提升了设备的最低检出精度。

本实用新型的工作原理为：

光源输出的光经耦合透镜组7汇聚进入发射光纤束1，再经光纤收发探头 2射向望远镜主抛物面镜10，主抛物面镜10将光纤收发探头2的散射光准直反射出去并经过大气环境到化光路另一端的角反射镜阵列5，角反射镜阵列5 将光原路反射回来，主抛物面镜10将反射回来的平行光汇聚到光纤收发探头2进而由接收光纤3传输进入光谱仪4进行光谱分析。

实施例：

在望远镜镜筒的最左端加上了石英保护窗，以防止灰尘进入望远镜污染了主抛物面镜10面镜，保护窗使用特定的材质，最大限度降低紫外光来回透射窗口的衰减率。

使用的光纤是Y形结构的一分为二光纤束，光纤一端有一个公共的光纤收发探头2，光纤收发探头2通过固定装置固定在望远镜内部的最佳发射点处，光纤另一端分为一个入射光纤和一个出射光纤，入射光纤通过光纤耦合器与氙灯光源室相连，将光源室输化的光传输到望远镜内部，出射光纤和光谱仪4 相连，将携带吸收信息的光传入光谱仪4进行光谱分析。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种环境大气特征气体监测仪，包括光纤收发探头(2)，其特征在于：所述光纤收发探头(2)通过发射光纤束(1)与耦合透镜组(7)连接，所述耦合透镜组(7)的左端设置有高压氙灯(8)，所述光纤收发探头(2)通过接收光纤(3)与光谱仪(4)连接，所述光纤收发探头(2)的左端设置有数控反射镜片(6)，所述数控反射镜片(6)的左侧面设置有中心小挡板(9)，所述中心小挡板(9)的左侧设置有主抛物面镜(10)，所述主抛物面镜(10)的左侧设置有角反射镜阵列(5)。

2.根据权利要求1所述的一种环境大气特征气体监测仪，其特征在于：所述角反射镜阵列(5)是由七个角反射镜组成。

3.根据权利要求1所述的一种环境大气特征气体监测仪，其特征在于：所述光纤收发探头(2)内部光纤的排列是按照自然堆积的形式，同时光纤收发探头(2)由六根入射光纤包围一根出射光纤的结构组成。

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