專利名稱：多軸差分吸收光譜儀標(biāo)定系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，具體是一種多軸差分吸收光譜儀標(biāo)定系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中多軸差分吸收光譜儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)由棱鏡、望遠(yuǎn)鏡、遮光板及其驅(qū)動裝置、電機及溫度控制電路板、光纖、光譜儀與控制計算機等組成。棱鏡將散射光導(dǎo)入接收望遠(yuǎn)鏡中，接收望遠(yuǎn)鏡將散射光匯聚到光纖中，驅(qū)動電機帶動棱鏡旋轉(zhuǎn)將不同角度的散射光導(dǎo)入接收望遠(yuǎn)鏡中，而遮光板的功能為控制光路的通斷，實現(xiàn)對背景的測量。進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的散射光在完成色散、采集與數(shù)字化通過USB線傳導(dǎo)到計算機中存儲、計算，最終實現(xiàn)對大氣痕量氣體垂直柱濃度及廓線的解析。該系統(tǒng)缺少光譜定標(biāo)裝置，無法檢測出由于光譜儀溫度等變化造成的光譜漂移(光譜儀溫度變化1度就會造成光譜儀光譜漂移)；缺少鹵鎢燈等連續(xù)光源，無法檢測探測器像元好壞。而光譜的漂移及探測器像元損壞都會對最終的計算結(jié)果帶來誤差。該系統(tǒng)缺少標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)裝置，無法實時的實現(xiàn)對測量結(jié)果的校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前多軸差分吸收光譜系統(tǒng)存在的問題，提高測量精度。發(fā)明了差分吸收光譜儀標(biāo)定系統(tǒng)，該系統(tǒng)增加標(biāo)準(zhǔn)燈組件與標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件，為系統(tǒng)提供光譜校準(zhǔn)、探測器壞像元檢測以及標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)，提高儀器測量精度。本發(fā)明技術(shù)方案如下
多軸差分吸收光譜儀標(biāo)定系統(tǒng)，包括有望遠(yuǎn)鏡，望遠(yuǎn)鏡后端的接收的后向散射光通過光纖接入光譜儀，其特征在于所述的望遠(yuǎn)鏡鏡筒中部設(shè)有前、后二個孔，所述的前、后二孔內(nèi)分別設(shè)有可切入或者轉(zhuǎn)出的標(biāo)準(zhǔn)燈組件與標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件，標(biāo)準(zhǔn)燈組件包括有第一基板，第一基板上二個通孔內(nèi)分別安裝有汞燈、商鎢燈；標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件包括有第二基板，第二基板上二個通孔內(nèi)分別安裝有二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)氣體吸收池、二氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體吸收池。所述的多軸差分吸收光譜儀標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于所述的標(biāo)準(zhǔn)燈組件與標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件的基板下端分別固定連接有轉(zhuǎn)軸，由步進(jìn)電機驅(qū)動翻轉(zhuǎn)，分別實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)燈組件與標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件從望遠(yuǎn)鏡鏡筒的前、后孔中切入與轉(zhuǎn)出。所述的多軸差分吸收光譜儀標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于所述的基板均為扇形板。多軸差分吸收光譜儀標(biāo)定方法，其特征在于分為光譜標(biāo)定校準(zhǔn)與氣體校準(zhǔn)兩種類型，分別使用標(biāo)準(zhǔn)燈組件與標(biāo)準(zhǔn)氣體組件；
當(dāng)光譜校準(zhǔn)時，標(biāo)準(zhǔn)燈組件轉(zhuǎn)入望遠(yuǎn)鏡鏡筒中，利用汞燈的特征發(fā)射譜線進(jìn)行光譜標(biāo)定，利用連續(xù)光源鹵鎢燈檢測探測器有無壞像元；通過了解探測器上是否顯示鹵鎢燈的光信號來進(jìn)行檢測有無壞像元。氣體標(biāo)準(zhǔn)時，利用濃度已知的二氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體池與二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)氣體池對系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，本發(fā)明系統(tǒng)測量該標(biāo) 準(zhǔn)樣品池會得到一個結(jié)果，將該結(jié)果與已知濃度進(jìn)行比較， 得到校準(zhǔn)系數(shù)，完成氣體校準(zhǔn)。本發(fā)明的主要特點在于
1、發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)燈組件，實現(xiàn)系統(tǒng)光譜校準(zhǔn)及探測器壞像元檢測；
2、發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件，實現(xiàn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)；
3、提高了儀器測量精度。


圖1現(xiàn)有技術(shù)多軸差分吸收光譜儀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明多軸差分吸收光譜儀標(biāo)定系統(tǒng)原理框圖。圖中標(biāo)號
1、望遠(yuǎn)鏡，2、光纖，3、標(biāo)準(zhǔn)燈組件，4、標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件，5、第一步進(jìn)電機，6、第二步進(jìn)電機，7、汞燈，8、鹵鎢燈，9、二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)氣體池，10，二氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體池。
具體實施例方式參見圖2，多軸差分吸收光譜儀標(biāo)定系統(tǒng)，包括有望遠(yuǎn)鏡1，望遠(yuǎn)鏡1后端接收的后向散射光通過光纖2接入光譜儀，望遠(yuǎn)鏡1鏡筒中部設(shè)有前、后二個孔，所述的前、后二孔內(nèi)分別設(shè)有可轉(zhuǎn)動抽插的標(biāo)準(zhǔn)燈組件3與標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件4，標(biāo)準(zhǔn)燈組件3包括有第一基板(為一定厚度扇形結(jié)構(gòu)鋁板)，第一基板上二個矩形孔內(nèi)分別安裝有筆形汞燈7、鹵鎢燈 8 ；標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件4包括有第二基板(為一定厚度扇形結(jié)構(gòu)鋁板)，第二基板上二個圓形孔內(nèi)分別安裝有二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)氣體吸收池9、二氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體吸收池10。第一、第二基板下端分別固定連接有轉(zhuǎn)軸，分別由第一、第二步進(jìn)電機5、6驅(qū)動翻轉(zhuǎn)，分別實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)燈組件3與標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件4從望遠(yuǎn)鏡1鏡筒的前、后孔中切入與轉(zhuǎn)出。正常測量時，標(biāo)準(zhǔn)燈組件3與標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件4處于打開位置，轉(zhuǎn)離望遠(yuǎn)鏡 1 ；
當(dāng)光譜校準(zhǔn)時，標(biāo)準(zhǔn)燈組件3轉(zhuǎn)入望遠(yuǎn)鏡1鏡筒中，并使汞燈7處于光路上，點亮汞燈 7，用汞燈7對儀器進(jìn)行光譜定標(biāo)，此時標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件4處于離開望遠(yuǎn)鏡1的位置；
當(dāng)探測器壞像元檢測時，標(biāo)準(zhǔn)燈組件3轉(zhuǎn)入望遠(yuǎn)鏡中，并使鹵鎢燈8處于光路上，點亮鹵鎢燈8，用商鎢燈8對儀器進(jìn)行壞像元檢測，此時標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件4處于離開望遠(yuǎn)鏡 1的位置；
當(dāng)進(jìn)行二氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)時，標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件4轉(zhuǎn)入望遠(yuǎn)鏡1鏡筒中，使二氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體池10處于光路上，入射光通過二氧化氮氣體進(jìn)入光纖2，導(dǎo)入到光譜儀，數(shù)字化通過USB線傳導(dǎo)到計算機中存儲、計算，將計算得到的二氧化氮氣體濃度與二氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體池10濃度進(jìn)行對比，完成二氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)。此時標(biāo)準(zhǔn)燈組件3處于離開望遠(yuǎn)鏡的位置；
當(dāng)進(jìn)行二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)時，標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件4轉(zhuǎn)入望遠(yuǎn)鏡中，使二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)氣體池9處于光路上，入射光通過二氧化硫氣體進(jìn)入光纖2，導(dǎo)入到光譜儀，數(shù)字化通過USB 線傳導(dǎo)到計算機中存儲、計算，將計算得到的二氧化硫氣體濃度與二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)氣體池9濃度進(jìn)行對比，完成二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)。此時標(biāo)準(zhǔn)燈組件3處于離開望遠(yuǎn)鏡的位置。
權(quán)利要求
1.多軸差分吸收光譜儀標(biāo)定系統(tǒng)，包括有望遠(yuǎn)鏡，望遠(yuǎn)鏡后端的接收的后向散射光通過光纖接入光譜儀，其特征在于所述的望遠(yuǎn)鏡鏡筒中部設(shè)有前、后二個孔，所述的前、后二孔內(nèi)分別設(shè)有可切入或者轉(zhuǎn)出的標(biāo)準(zhǔn)燈組件與標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件，標(biāo)準(zhǔn)燈組件包括有第一基板，第一基板上二個通孔內(nèi)分別安裝有汞燈、商鎢燈；標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件包括有第二基板，第二基板上二個通孔內(nèi)分別安裝有二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)氣體吸收池、二氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體吸收池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軸差分吸收光譜儀標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于所述的標(biāo)準(zhǔn)燈組件與標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件的基板下端分別固定連接有轉(zhuǎn)軸，由步進(jìn)電機驅(qū)動翻轉(zhuǎn)，分別實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)燈組件與標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件從望遠(yuǎn)鏡鏡筒的前、后孔中切入與轉(zhuǎn)出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軸差分吸收光譜儀標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于所述的基板均為扇形板。
4.多軸差分吸收光譜儀標(biāo)定方法，其特征在于分為光譜標(biāo)定校準(zhǔn)與氣體校準(zhǔn)兩種類型，分別使用標(biāo)準(zhǔn)燈組件與標(biāo)準(zhǔn)氣體組件；當(dāng)光譜校準(zhǔn)時，標(biāo)準(zhǔn)燈組件轉(zhuǎn)入望遠(yuǎn)鏡鏡筒中，利用汞燈的特征發(fā)射譜線進(jìn)行光譜標(biāo)定，利用連續(xù)光源鹵鎢燈檢測探測器有無壞像元；氣體標(biāo)準(zhǔn)時，利用濃度已知的二氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體池與二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)氣體池對系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，本系統(tǒng)測量該標(biāo)準(zhǔn)樣品池會得到一個結(jié)果，將該結(jié)果與已知濃度進(jìn)行比較，得到校準(zhǔn)系數(shù)，完成氣體校準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多軸差分吸收光譜儀標(biāo)定系統(tǒng)及方法，包括有望遠(yuǎn)鏡，望遠(yuǎn)鏡后端的接收的后向散射光通過光纖接入光譜儀，其特征在于所述的望遠(yuǎn)鏡鏡筒中部設(shè)有前、后二個孔，所述的前、后二孔內(nèi)分別設(shè)有可抽插的標(biāo)準(zhǔn)燈組件與標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件，標(biāo)準(zhǔn)燈組件包括有第一基板，第一基板上二個通孔內(nèi)分別安裝有汞燈、鹵鎢燈；標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)池組件包括有第二基板，第二基板上二個通孔內(nèi)分別安裝有二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)氣體吸收池、二氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體吸收池。本發(fā)明解決了目前多軸差分吸收光譜系統(tǒng)存在的兩個問題，為系統(tǒng)提供光譜校準(zhǔn)、探測器壞像元檢測以及標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)，提高了儀器測量精度。
文檔編號G01N21/31GK102323231SQ201110238298
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者劉宇, 劉文清, 司福祺, 周海金, 方武, 王亞平, 竇科, 謝品華 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所