CN202230015U - 一种反射长光程大气监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种反射长光程大气监测仪，包括用于产生光信号的光源发生装置(3)、用于改变光源发生装置(3)产生的光信号光路并将该光信号发射出去并通过一驱动装置(1)固定在一主底座(2)上的主光源反射装置(4)、用于标定光信号的标定装置(5)、与标定装置(5)相连的分析***(9)、以及固定在一副底座(6)上用于主光源反射装置(4)发射的光信号并将其反射回主光源反射装置(4)上并通过主光源反射装置(4)将光信号传至标定装置(5)的副光源反射装置(7)。有如下优点：具有自动校准装置，可以在线标定仪器***；可以一个主机进行多方位测量，测试范围更广；采用空心角锥棱镜进行反射，提高了反射的能量。

Description

一种反射长光程大气监测仪

技术领域

本实用新型涉及一种大气监测仪，尤其是涉及一种一种反射长光程大气监测仪。

背景技术

对于长光程DOAS(Differential Optical Absorption Spectroscopy)技术来说，其主要是利用空气中的痕量污染成分对紫外线及可见光波段的吸收特征来进行定性定量分析。它可以同时监测多种痕量气体成分，测量范围可以从100米到数千米，具有较高灵敏度。通常对于长光程DOAS技术的应用是通过利用设置于高层建筑上的发射器产生光辐射，通过望远镜***准直传输到大气路径，在另一端(50…200米)安装一个角反射镜将其反射回来。经过大气路径反射回来的光线经光谱仪处理，得到辐射光谱与灯的光谱相比较得到它们的不同而确定大气中的气体成分。由于每个气体都有自己的特征吸收光谱，分析光谱的变化就可以确定吸收气体及气体的浓度。但是对于现有的长光程大气测试仪器在监测空气中气体浓度时存在以下不足之处：首先长光程大气测试仪的选点、安装，因为在安装时发射器必须在一栋高层建筑上选一个点，在相距100米外为接收器选另一点，中间需避开障碍物，但是往往在仪器安装使用一段时间后，在两点间可能产生新的障碍物，这就存在第二次选点的问题；其次由于这种远距离的选点设置不利于对长光程大气测试仪进行维修，花费人力和时间，效率差。

实用新型内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种具有自动校准装置，可以在线标定仪器***；.可以一个主机进行多方位测量，测试范围更广；采用空心角锥棱镜进行反射，提高了反射的能量以及采用紫外差分技术，可以监测大气中的多种污染物质的一种反射长光程大气监测仪。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种反射长光程大气监测仪，其特征在于，包括用于产生光信号并通过一驱动装置固定在一主底座上的光源发生装置、用于改变光源发生装置产生的光信号光路并将该光信号发射出去的主光源反射装置、用于标定光信号的标定装置、与标定装置5相连的分析***9、以及固定在一副底座上用于主光源反射装置发射的光信号并将其反射回主光源反射装置上并通过主光源反射装置将光信号传至标定装置的副光源反射装置。

在上述的一种反射长光程大气监测仪，所述的主光源反射装置包括光源主筒、设置在光源主筒外壁并能使光信号穿进光源主筒内的光信号发生器、设置在所述光源主筒内用于改变光信号传输线路的光信号反射装置。

在上述的一种反射长光程大气监测仪，所述光信号反射装置包括固定在光源主筒内用于改变上述光信号发生器射入光源主筒内的垂直光信号光路的光信号反射镜装置、设置在光源主筒一端用于将所述光信号反射镜装置所反射的光信号转换为平行光信号并将该平行光信号反射至上述副光源反射装置上然后接收副光源反射装置所反射回的平行光信号最后将平行光信号通过光信号反射镜装置反射至上述标定装置上的球面镜。

在上述的一种反射长光程大气监测仪，所述的光信号反射镜装置包括固定在光源主筒内的主反射支座、设置在主反射支座上并且其上固定有主反射托架并能使主反射托架在所述主反射支座上往复滑动的调节滑块，所述调节滑块通过调节分厘卡控制，所述的主反射托架上设置有以光源主筒中心轴对称设置的第一主反射镜以及第二主反射镜，所述的第一主反射镜以及第二主反射镜均通过回转调节螺钉与所述主反射托架连接。

在上述的一种反射长光程大气监测仪，所述的副光源反射装置包括通过一角镜筒回转支架固定在一角镜筒支座上的角镜筒以及设置在所述角镜筒内的光信号角镜装置。

在上述的一种反射长光程大气监测仪，所述的光信号角镜装置包括三个夹角互为45度的角镜，

在上述的一种反射长光程大气监测仪，所述第一主反射镜以及第二主反射镜的夹角为90度。

在上述的一种反射长光程大气监测仪，该反射长光程大气监测仪还包括一个用于校正光信号的校光装置，所述的校光装置包括设置在上述光源主筒内与上述球面镜相对的另一端的校光调节座、固定在所述校光调节座上的校光镜支架以及分别固定在所述校光镜支架两端的并以校光镜支架中心轴对称设置的第一校光反射镜和第二校光反射镜，所述第一校光反射镜和第二校光反射镜的夹角为90度。

在上述的一种反射长光程大气监测仪，所述的驱动装置通过一个主筒加转支架与上述光源主筒固定，所述主筒加转支架能够在驱动装置作用下做周向360度旋转，所述主筒加转支架上设置有一俯仰电机，所述主筒加转支架与所述俯仰电机输出轴连接固定。

在上述的一种反射长光程大气监测仪，所述校光镜支架通过一校光镜电机与上述校光调节座固定，所述校光镜支架固定在校光镜电机输出轴上，并能在校光镜电机的驱动下做周向360旋转，所述的凹面镜的曲率半径在20厘米至500厘米之间，上述第一主反射镜、第二主反射镜、第一校光反射镜、第二校光反射镜和球面镜使用材料为石英或紫外光学石英玻璃材料，其反射面镀金或银，同时镀保护膜。

因此，本实用新型具有如下优点：1.具有自动校准装置，可以在线标定仪器***；2.可以一个主机进行多方位测量，测试范围更广；3、采用空心角锥棱镜进行反射，提高了反射的能量；4、采用紫外差分技术，可以监测大气中的多种污染物质。

附图说明

图1是本实用新型的一种主视结构示意图；

图2是图1的俯视结构示意图；

图3是沿图1的A-A剖线的剖视结构示意图；

图4是图1的左视结构示意图；

图5是本实用新型的工作状态的光路结构示意图；

图6是本实用新型的校准状态的光路结构示意图；

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。图中，驱动装置1、主筒加转支架101、俯仰电机102、主底座2、光源发生装置3、主光源反射装置4、光源主筒401、光信号发生器402、光信号反射镜装置403、球面镜404、主反射支座405、主反射托架406、调节滑块407、调节分厘卡408第一主反射镜409、第二主反射镜410、回转调节螺钉411、标定装置5、副底座6、副光源反射装置7、角镜筒回转支架701、角镜筒支座702、角镜筒703、角镜704、校光装置8、校光调节座801、校光镜支架802、第一校光反射镜803、第二校光反射镜804、校光镜电机805、分析***9。

实施例：

一种反射长光程大气监测仪，包括用于产生光信号的光源发生装置3、用于改变光源发生装置3产生的光信号光路并将该光信号发射出去并通过一驱动装置1固定在一主底座2上的主光源反射装置4、用于标定光信号的标定装置5、与标定装置5相连的分析***9、以及固定在一副底座6上用于主光源反射装置4发射的光信号并将其反射回主光源反射装置4上并通过主光源反射装置4将光信号传至标定装置5的副光源反射装置7，驱动装置1通过一个主筒加转支架101与上述光源主筒401固定，所述主筒加转支架101能够在驱动装置1作用下做周向360度旋转，所述主筒加转支架101上设置有一俯仰电机102，所述主筒加转支架101与所述俯仰电机102输出轴连接固定。

主光源反射装置4包括光源主筒401、设置在光源主筒401外壁并能使光信号穿进光源主筒401内的光信号发生器402、设置在所述光源主筒401内用于改变光信号传输线路的光信号反射装置。

光信号反射装置包括固定在光源主筒401内用于改变上述光信号发生器402射入光源主筒401内的垂直光信号光路的光信号反射镜装置403、设置在光源主筒401一端用于将所述光信号反射镜装置403所反射的光信号转换为平行光信号并将该平行光信号反射至上述副光源反射装置7上然后接收副光源反射装置7所反射回的平行光信号最后将平行光信号通过光信号反射镜装置403反射至上述标定装置5上的球面镜404。

光信号反射镜装置403包括固定在光源主筒401内的主反射支座405、设置在主反射支座405上并且其上固定有主反射托架406并能使主反射托架406在所述主反射支座405上往复滑动的调节滑块407，所述调节滑块407通过调节分厘卡408控制，所述的主反射托架406上设置有以光源主筒401中心轴对称设置的第一主反射镜409以及第二主反射镜410，所述的第一主反射镜409以及第二主反射镜410均通过回转调节螺钉411与所述主反射托架406连接。第一主反射镜409以及第二主反射镜410的夹角为90度。

副光源反射装置7包括通过一角镜筒回转支架701固定在一角镜筒支座702上的角镜筒703以及设置在所述角镜筒703内的光信号角镜装置，光信号角镜装置包括三个夹角互为45度的角镜704，

本反射长光程大气监测仪还包括一个用于校正光信号的校光装置8，所述的校光装置8包括设置在上述光源主筒401内与上述球面镜404相对的另一端的校光调节座801、固定在所述校光调节座801上的校光镜支架802以及分别固定在所述校光镜支架802两端的并以校光镜支架802中心轴对称设置的第一校光反射镜803和第二校光反射镜804，所述第一校光反射镜803和第二校光反射镜804的夹角为90度。

校光镜支架802通过一校光镜电机805与上述校光调节座801固定，所述校光镜支架802固定在校光镜电机805输出轴上，并能在校光镜电机805的驱动下做周向360旋转，所述的球面镜404的曲率半径在20厘米至500厘米之间，上述第一主反射镜409、第二主反射镜410、第一校光反射镜803、第二校光反射镜804和球面镜404使用材料为石英或紫外光学石英玻璃材料，其反射面镀金或银，同时镀保护膜。

需要说明的是，本实用新型的驱动装置1和俯仰电机102用来驱动主筒加转支架101做周向以及俯仰运动的时，可以分别采用一个传动机构进行传动，传动机构可以采用主从动轮的形式，或者内齿外齿啮合的形式，并结合实际情况采用合适的齿轮比，使光源主筒401的转向更为精确。在本实施例中，主光源反射装置4可以只需要一个，副光源反射装置7可以为多个，安装在不同的需要检测的方位，主光源反射装置4只需要在驱动装置1和俯仰电机102的作用下对准副光源反射装置7即可实时在线监测该方位的大气质量。

本实用新型的工作状态分为两个步骤，首先进行光路校准，如图6所示，启动校光镜电机805，使校光镜支架802带动第一校光反射镜803和第二校光反射镜804旋转至图6位置，光路走向如图6所示，进行光路校准；然后，再次启动校光镜电机805，使校光镜支架802带动第一校光反射镜803和第二校光反射镜804旋转至图5的水平位置，进行大气监测，光路走向如图5所示，最后光信号进入分析仪进行检测。

本实用新型能够使主光源反射装置4自动跟踪到所许检测的部位，采用不同物质的特征谱线进行标定，另外，光信号发生器402可自动控制，采用恒流恒压光源，本实用新型的所测光谱范围在180-600μm。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了驱动装置1、主筒加转支架101、俯仰电机102、主底座2、光源发生装置3、主光源反射装置4、光源主筒401、光信号发生器402、光信号反射镜装置403、球面镜404、主反射支座405、主反射托架406、调节滑块407、调节分厘卡408第一主反射镜409、第二主反射镜410、回转调节螺钉411、标定装置5、副底座6、副光源反射装置7、角镜筒回转支架701、角镜筒支座702、角镜筒703、角镜704、校光装置8、校光调节座801、校光镜支架802、第一校光反射镜803、第二校光反射镜804、校光镜电机805、分析***9等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种反射长光程大气监测仪，其特征在于，包括用于产生光信号的光源发生装置(3)、用于改变光源发生装置(3)产生的光信号光路并将该光信号发射出去并通过一驱动装置(1)固定在一主底座(2)上的主光源反射装置(4)、用于标定光信号的标定装置(5)、与标定装置(5)相连的分析***(9)、以及固定在一副底座(6)上用于主光源反射装置(4)发射的光信号并将其反射回主光源反射装置(4)上并通过主光源反射装置(4)将光信号传至标定装置(5)的副光源反射装置(7)。

2.根据权利要求1所述的一种反射长光程大气监测仪，其特征在于，所述的主光源反射装置(4)包括光源主筒(401)、设置在光源主筒(401)外壁并能使光信号穿进光源主筒(401)内的光信号发生器(402)、设置在所述光源主筒(401)内用于改变光信号传输线路的光信号反射装置。

3.根据权利要求2所述的一种反射长光程大气监测仪，其特征在于，所述光信号反射装置包括固定在光源主筒(401)内用于改变上述光信号发生器(402)射入光源主筒(401)内的垂直光信号光路的光信号反射镜装置(403)、设置在光源主筒(401)一端用于将所述光信号反射镜装置(403)所反射的光信号转换为平行光信号并将该平行光信号反射至上述副光源反射装置(7)上然后接收副光源反射装置(7)所反射回的平行光信号最后将平行光信号通过光信号反射镜装置(403)反射至上述标定装置(5)上的球面镜(404)。

4.根据权利要求3所述的一种反射长光程大气监测仪，其特征在于，所述的光信号反射镜装置(403)包括固定在光源主筒(401)内的主反射支座(405)、设置在主反射支座(405)上并且其上固定有主反射托架(406)并能使主反射托架(406)在所述主反射支座(405)上往复滑动的调节滑块(407)，所述调节滑块(407)通过调节分厘卡(408)控制，所述的主反射托架(406)上设置有以光源主筒(401)中心轴对称设置的第一主反射镜(409)以及第二主反射镜(410)，所述的第一主反射镜(409)以及第二主反射镜(410)均通过回转调节螺钉(411)与所述主反射托架(406)连接。

5.根据权利要求1所述的一种反射长光程大气监测仪，其特征在于，所述的副光源反射装置(7)包括通过一角镜筒回转支架(701)固定在一角镜筒支座(702)上的角镜筒(703)以及设置在所述角镜筒(703)内的光信号角镜装置。

6.根据权利要求5所述的一种反射长光程大气监测仪，其特征在于，所述的光信号角镜装置包括三个夹角互为45度的角镜(704)，

7.根据权利要求4所述的一种反射长光程大气监测仪，其特征在于，所述第一主反射镜(409)以及第二主反射镜(410)的夹角为90度。

8.根据权利要求3所述的一种反射长光程大气监测仪，其特征在于，该反射长光程大气监测仪还包括一个用于校正光信号的校光装置(8)，所述的校光装置(8)包括设置在上述光源主筒(401)内与上述球面镜(404)相对的另一端的校光调节座(801)、固定在所述校光调节座(801)上的校光镜支架(802)以及分别固定在所述校光镜支架(802)两端的并以校光镜支架(802)中心轴对称设置的第一校光反射镜(803)和第二校光反射镜(804)，所述第一校光反射镜(803)和第二校光反射镜(804)的夹角为90度。

9.根据权利要求1所述的一种反射长光程大气监测仪，其特征在于，所述的驱动装置(1)通过一个主筒加转支架(101)与上述光源主筒(401)固定，所述主筒加转支架(101)能够在驱动装置(1)作用下做周向360度旋转，所述主筒加转支架(101)上设置有一俯仰电机(102)，所述主筒加转支架(101)与所述俯仰电机(102)输出轴连接固定。

10.根据权利要求8所述的一种反射长光程大气监测仪，其特征在于，所述校光镜支架(802)通过一校光镜电机(805)与上述校光调节座(801)固定，所述校光镜支架(802)固定在校光镜电机(805)输出轴上，并能在校光镜电机(805)的驱动下做周向360旋转，所述的球面镜(404)的曲率半径在20厘米至500厘米之间，上述第一主反射镜(409)、第二主反射镜(410)、第一校光反射镜(803)、第二校光反射镜(804)和球面镜(404)使用材料为石英或紫外光学石英玻璃材料，其反射面镀金或银，同时镀保护膜。

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