專利名稱：采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大氣氣溶膠吸收系數(shù)光電測量裝置，具體涉及一種采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置。
背景技術(shù)：
大氣氣溶膠在吸收地球大氣直接和間接輻射強(qiáng)迫及能見度影響中發(fā)揮著重要的作用。氣溶膠吸收光能量并將電磁能轉(zhuǎn)化成熱能，加熱吸收性粒子及其周圍，從而減少了太陽對地面的輻射能量。吸收性氣溶膠的加熱會改變局部大氣溫度，并影響相對濕度、大氣環(huán)流及穩(wěn)定性，以及云的運(yùn)動形成和壽命。常用的大氣氣溶膠吸收系數(shù)的測量方法有基于過濾的方法(如積分片法、PSAP, MAAP等)、消光減散射(又叫差分方法)、遙感方法、光聲法、激光誘導(dǎo)的熱輻射法等，然而上述測量方法均存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜和測量成本高的問題，因此亟待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置，本裝置具有直接測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)而不受散射光的影響、精度高、在線等優(yōu)點(diǎn)，同時結(jié)構(gòu)簡單且測量成本低。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置，光源所發(fā)出的低相干的光通過分光板分成第一光束和第二光束；所述第一光束由分光板處出射至第一角反射鏡處，并經(jīng)第一角反射鏡反射后通過測量室，自測量室穿過的第一光束再次被所述分光板分成第三光束和第四光束，所述第三光束出射至第一光電探測器，第四光束出射至第二光電探測器；所述第二光束由分光板處出射至第二角反射鏡處，并經(jīng)第二角反射鏡反射后通過參考室，自參考室穿過的第二光束再次被所述分光板分成第五光束和第六光束，所述第五光束出射至第一光電探測器，第六光束出射至第二光電探測器；所述第一光束和/或第二光束的經(jīng)由路徑上設(shè)置有用于調(diào)整光程的光束調(diào)節(jié)裝置；所述第三光束和第五光束在第一光電探測器中發(fā)生干涉并產(chǎn)生干涉條紋，所述第四光束和第六光束在第二光電探測器中發(fā)生干涉并產(chǎn)生干涉條紋；所述第一光電探測器和第二光電探測器的輸出端均與數(shù)據(jù)處理裝置的輸入端相連，所述數(shù)據(jù)處理裝置用于計(jì)算出大氣氣溶膠的吸收系數(shù)；所述參考室和測量室中具有相同的大氣氣溶膠成分；本裝置還包括對測量室中的大氣進(jìn)行加熱以引起測量室中的空氣折射率變化的加熱裝置。本采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置還可以通過以下方式得以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)
所述光源為超輻射發(fā)光二極管SLD或發(fā)光二極管。所述光束調(diào)節(jié)裝置為光束調(diào)節(jié)板，且所述第一光束通過光束調(diào)節(jié)板后出射至第一角反射鏡處；所述第二光束通過參考室后，再經(jīng)由光束調(diào)節(jié)板出射至分光板處，并被所述分光板分成第五光束和第六光束。所述第二光束通過用于調(diào)整光程的光束調(diào)節(jié)板后出射至第二角反射鏡處。所述加熱裝置包括調(diào)制器和半導(dǎo)體激光器，調(diào)制器向半導(dǎo)體激光器輸出調(diào)制信號以激發(fā)半導(dǎo)體激光器發(fā)出對測量室中的氣溶膠進(jìn)行加熱的調(diào)制激光。所述分光板為兩側(cè)均呈板狀或框架結(jié)構(gòu)，且分光板的兩側(cè)板面彼此平行；所述分光板的一側(cè)板面也即第一板面的上側(cè)設(shè)置為第一透射板面，下側(cè)為反射板面；分光板的另一側(cè)板面也即第二板面的上側(cè)設(shè)置為分束板面，下側(cè)為第二透射板面；光源所發(fā)出的低相干的光自第一透射板面進(jìn)入分光板并入射至分束板面處，所述低相干的光經(jīng)過分束板面分成兩部分，一部分為自分束板面穿過的第一光束，另一部分為自分束板面處反射至反射板面處的第二光束，所述第二光束再經(jīng)過第二透射板面出射至分光板的外側(cè)；自測量室穿過的第一光束經(jīng)過第二透射板面再次進(jìn)入分光板并入射至反射板面處，所述第二光束經(jīng)反射板面反射至分束板面處并被分成第三光束和第四光束，所述第三光束穿過分束板面并出射至第一光電探測器，第四光束自分束板面反射至第一透射板面并出射至第二光電探測器； 自參考室穿過的第二光束出射至分束板面處并被分成第五光束和第六光束，所述第五光束自分束板面反射至第一光電探測器，第六光束依次穿過分束板面和第一透射板面并出射至第二光電探測器。所述光束調(diào)節(jié)板調(diào)節(jié)第一光束和第二光束之間的光程差并使得第一光電探測器和/或第二光電探測器工作在本測量裝置的最大靈敏度狀態(tài)。所述光束調(diào)節(jié)板沿光束前進(jìn)方向上的截面形狀呈矩形；光束調(diào)節(jié)板自光束的入射側(cè)至光束的出射側(cè)由若干層折射率相異的光學(xué)材料拼合而成，且各層光學(xué)材料所在的層面彼此平行。所述由半導(dǎo)體激光器發(fā)出的調(diào)制激光經(jīng)第一直角棱鏡反射后進(jìn)入測量室，調(diào)制激光自測量室穿射后經(jīng)第二直角棱鏡出射至反射鏡處，出射至反射鏡處的調(diào)制激光經(jīng)反射鏡反射回至第二直角棱鏡處，并經(jīng)第二直角棱鏡反射再次進(jìn)入測量室后出射。所述分束板面上設(shè)置有振幅型分束膜或偏振型分束膜；所述振幅型分束膜的入射角為45度，所述偏振型分束膜的入射角為56度。所述經(jīng)第一直角棱鏡反射后進(jìn)入測量室的調(diào)制激光與穿設(shè)于測量室中的第一光束交匯于測量室的中部。光熱干涉法的基本原理是氣溶膠吸收光輻射引起氣溶膠粒子及其周圍空氣被加熱，從而引起氣溶膠粒子周圍空氣的折射率變化，通過干涉方法測量氣溶膠粒子周圍空氣的折射率，以確定氣溶膠吸收系數(shù)。低相干干涉與激光干涉的不同之處在于(1)激光干涉采用單色或準(zhǔn)單色光源 (相干長度很長)，而低相干干涉采用寬帶光源(如超輻射發(fā)光二極管、發(fā)光二極管等，相干長度較短)。(2) 二者產(chǎn)生的干涉圖也有差別，激光干涉產(chǎn)生的干涉圖是光程差的余弦函數(shù)，沒有零級條紋，只能實(shí)現(xiàn)相位變化的相對測量；而低相干干涉存在零級條紋，可實(shí)現(xiàn)相位變化的絕對測量；C3)激光干涉測量微小相位變化必須采用單穩(wěn)頻激光器，成本高；而低相干干涉則采用廉價的寬帶光源，成本低。通過上述可知，與激光干涉法相比，低相干干涉方法具有成本低、可實(shí)現(xiàn)相位變化的絕對測量等特點(diǎn)，本發(fā)明在光熱干涉法原理基礎(chǔ)上提出采用低相干干涉法實(shí)現(xiàn)氣溶膠吸收系數(shù)的測量，并采用光束位置調(diào)節(jié)板即光束調(diào)節(jié)板實(shí)現(xiàn)往返光路間距的調(diào)整，以達(dá)到降低成本目的。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果1)、本發(fā)明采用低相干光源如SLD、LED等相干長度較低的光源作為測量光源，并采用激光照射測量室中的大氣氣溶膠，測量室中的大氣氣溶膠由于吸收激發(fā)光源而導(dǎo)致其溫度升高，進(jìn)而導(dǎo)致氣溶膠周圍的空氣加熱膨脹，最終導(dǎo)致空氣折射率變化，通過采用低相干光源的干涉儀測量空氣折射率變化而得到大氣氣溶膠的吸收系數(shù)，從而達(dá)到降低測量裝置成本的目的。采用低相干光熱干涉取代光熱激光干涉并不是簡單的光源的替換，二者產(chǎn)生的干涉條紋也不同，并導(dǎo)致測量裝置的標(biāo)定以及數(shù)據(jù)處理方法上都有明顯的不同。光熱激光干涉法產(chǎn)生的干涉條紋是Acos (2Jid/A)函數(shù)，而光熱低相干干涉生產(chǎn)的條紋是一個經(jīng)過調(diào)制的cos函數(shù)，具有A ( λ ) cos O Ji d/ λ )的形式，如對于SLD光源，具有高斯包絡(luò)的cos函數(shù)。本發(fā)明中的分光板、光束位置調(diào)節(jié)板也即光束調(diào)節(jié)板、第一角反射鏡、第二角反射鏡組成本裝置的光學(xué)部分。本發(fā)明中的光源采用低相干長度的超輻射發(fā)光二極管SLD(波長635nm或其它波長)，并采用0. 5W半導(dǎo)體激光器(波長532nm或其它波長)激發(fā)出的激光以加熱測量室中的大氣氣溶膠。為實(shí)現(xiàn)本裝置的高靈敏度探測，本裝置采用調(diào)制器對半導(dǎo)體激光器進(jìn)行調(diào)制，采用相位敏感的探測方法從干涉圖中獲取相位變化，并由光熱數(shù)學(xué)模型計(jì)算出吸收系數(shù)。2)、為了實(shí)現(xiàn)大氣吸收系數(shù)的高靈敏探測，本發(fā)明采用了光束調(diào)節(jié)板，而在現(xiàn)有的光熱干涉法中，一般采用調(diào)整內(nèi)外兩路光束對應(yīng)的角反射鏡的相對位置來實(shí)現(xiàn)兩路光之間的光程的調(diào)節(jié)。相比之下，本發(fā)明提出的方案降低了對角反射鏡調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的要求，簡化了光機(jī)結(jié)構(gòu)。3)、本發(fā)明采用了參考室和測量室以消除空氣不均勻和空氣流動的影響，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)測量。


圖1、2均是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中取樣段的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是分光板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖如 4j均是光束調(diào)節(jié)板的沿光束前進(jìn)方向上的截面形狀示意圖。圖中標(biāo)記的含義如下1-光源 2-分光板 3-第一光電探測器 4-光束調(diào)節(jié)板5-1-第一角反射鏡 5-2-第二角反射鏡 5-3-連接機(jī)構(gòu)6-第二直角棱鏡 7-第一直角棱鏡 8-反射鏡9-半導(dǎo)體激光器 10-調(diào)制器 11-第二光電探測器
12-參考室 13-測量室21-第一板面 22-第二板面211-第一透射板面 212-反射板面 221-分束板面222-第二透射板面 A-第一光束 B-第二光束nl/n2/n3/n4/n5-光學(xué)材料的折射率。
具體實(shí)施例方式如圖1、2所示，一種采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置，光源1所發(fā)出的低相干的光通過分光板2分成第一光束A和第二光束B ；所述第一光束A通過用于調(diào)整光程的光束調(diào)節(jié)板4后出射至第一角反射鏡5-1處，并經(jīng)第一角反射鏡5-1反射后通過測量室13，自測量室13穿過的第一光束A再次被所述分光板2分成第三光束和第四光束，所述第三光束出射至第一光電探測器3，第四光束出射至第二光電探測器11 ；所述第二光束B出射至第二角反射鏡5-2處，并經(jīng)第二角反射鏡5-2反射后通過參考室12，自參考室12穿過的第二光束B再次被所述分光板2分成第五光束和第六光束，所述第五光束出射至第一光電探測器3，第六光束出射至第二光電探測器11 ；所述第三光束和第五光束在第一光電探測器3中發(fā)生干涉并產(chǎn)生干涉條紋，所述第四光束和第六光束在第二光電探測器11中發(fā)生干涉并產(chǎn)生干涉條紋；所述第一光電探測器3和第二光電探測器11的輸出端均與數(shù)據(jù)處理裝置的輸入端相連，所述數(shù)據(jù)處理裝置用于計(jì)算出大氣氣溶膠的吸收系數(shù)；所述參考室12 和測量室I3中具有相同的大氣氣溶膠成分；本裝置還包括對測量室13中的大氣進(jìn)行加熱以引起測量室13中的空氣折射率變化的加熱裝置。圖1、2中空心箭頭的指向即為光源1所發(fā)出的低相干的光的前進(jìn)方向，實(shí)心箭頭的指向即為第一光束A的前進(jìn)方向，燕尾狀實(shí)心箭頭的指向即為第二光束B的前進(jìn)方向，通向第一光電探測器3的線狀箭頭的指向即為第三光束和第五光束的前進(jìn)方向，通向第二光電探測器11的線狀箭頭的指向即為第四光束和第六光束的前進(jìn)方向。所述光源1為超輻射發(fā)光二極管SLD或發(fā)光二極管，波長為635nm或其它波長。如圖2所示，第二光束B可以直接經(jīng)由參考室12出射至分光板2處。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，如圖1所示，所述第二光束B通過參考室12后，再經(jīng)由光束調(diào)節(jié)板4出射至分光板2處，并被所述分光板2分成第五光束和第六光束。優(yōu)選的，如圖1 3所示，所述分光板2為兩側(cè)均呈板狀或框架結(jié)構(gòu)，且分光板2 的兩側(cè)板面彼此平行；所述分光板2的一側(cè)板面也即第一板面21的上側(cè)設(shè)置為第一透射板面211，下側(cè)為反射板面212 ；分光板2的另一側(cè)板面也即第二板面22的上側(cè)設(shè)置為分束板面221，下側(cè)為第二透射板面222 ；光源1所發(fā)出的低相干的光自第一透射板面211進(jìn)入分光板2并入射至分束板面221處，所述低相干的光經(jīng)過分束板面221分成兩部分，一部分為自分束板面221穿過的第一光束A，另一部分為自分束板面221處反射至反射板面212處的第二光束B，所述第二光束B再經(jīng)過第二透射板面222出射至分光板2的外側(cè)；自測量室 13穿過的第一光束A經(jīng)過第二透射板面222再次進(jìn)入分光板2并入射至反射板面212處， 所述第二光束B經(jīng)反射板面212反射至分束板面221處并被分成第三光束和第四光束，所述第三光束穿過分束板面221并出射至第一光電探測器3，第四光束自分束板面221反射至第一透射板面211并出射至第二光電探測器11 ；自參考室12穿過的第二光束B出射至分束板面221處并被分成第五光束和第六光束，所述第五光束自分束板面221反射至第一光電探測器3，第六光束依次穿過分束板面221和第一透射板面211并出射至第二光電探測器 11。進(jìn)一步的，所述分束板面221上設(shè)置有振幅型分束膜或偏振型分束膜；所述振幅型分束膜的入射角為45度，所述偏振型分束膜的入射角一般為56度。所述分光板2的材料一般是石英玻璃等透射材料，外型可以是矩形也可以是菱形，其中第一透射板面211是經(jīng)過拋光處理的光學(xué)表面或鍍增透膜，反射板面212 —般是鍍鋁、銀、金的金屬膜；第二透射板面222是普通的光學(xué)表面或鍍增透膜，光束一般直接透射， 分束板面221處設(shè)置分束膜，用于將光束分成兩束。所述分束膜有兩種選擇，一種是普通的 45度入射角的振幅型分束膜，另外一種是偏振型分束膜，偏振型分束膜的入射角與與偏振膜的材料及結(jié)構(gòu)有關(guān)，優(yōu)選為56度入射角。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述光束調(diào)節(jié)板4調(diào)節(jié)第一光束A和第二光束B 之間的光程差并使得第一光電探測器3和/或第二光電探測器11工作在本測量裝置最大靈敏度狀態(tài)。進(jìn)一步的，如圖4所示，所述光束調(diào)節(jié)板4沿光束前進(jìn)方向上的截面形狀呈矩形； 光束調(diào)節(jié)板4自光束的入射側(cè)至光束的出射側(cè)由若干層折射率相異的光學(xué)材料拼合而成， 且各層光學(xué)材料所在的層面彼此平行。光束調(diào)節(jié)板4具有多種結(jié)構(gòu)形式，圖如 4j均是光束調(diào)節(jié)板4的可以選擇的截面結(jié)構(gòu)，其中圖4a 4h是光束調(diào)節(jié)板4的基本截面結(jié)構(gòu)，如矩形、菱形、單側(cè)臺階式、凸字形、單側(cè)階梯式、雙側(cè)階梯式、階梯周期式等截面結(jié)構(gòu)；而圖4h 4j是比較復(fù)雜的截面結(jié)構(gòu)，圖4h是周期式臺階狀，圖4i和圖4j則是具有不同折射率的玻璃或光學(xué)材料拼合而成的組合式光束調(diào)節(jié)板，且各種不同折射率的玻璃或光學(xué)材料所在的層面彼此平行；圖4i和圖4 j中的η 、π2、π3、π4、π5是不同玻璃或光學(xué)材料的折射率，且所述nl、η2、η3、η4、η5的值相異，當(dāng)然η2和η3的值可以彼此相同，η4和η5的值也可以彼此相同。如果第一光束A和第二光束B均通過光束調(diào)節(jié)板4，則以圖4i為例，可以選擇讓第一光束A通過光束調(diào)節(jié)板4的上層板面，即通過折射率分別為nl、n2、nl、n4的這四層光學(xué)材料組成的上層板面；而讓第二光束B通過光束調(diào)節(jié)板4的下層板面，即通過折射率分別為 nl、n3、nl、n5的這四層光學(xué)材料組成的下層板面。當(dāng)然也可以讓第一光束A和第二光束B 均通過光束調(diào)節(jié)板4的上層板面或者下層板面。如圖1、2所示，所述加熱裝置包括調(diào)制器10和半導(dǎo)體激光器9，調(diào)制器10向半導(dǎo)體激光器9輸出調(diào)制信號以激發(fā)半導(dǎo)體激光器9發(fā)出對測量室13中的氣溶膠進(jìn)行加熱的調(diào)制激光。進(jìn)一步的，所述由半導(dǎo)體激光器9發(fā)出的調(diào)制激光經(jīng)第一直角棱鏡7反射后進(jìn)入測量室13，調(diào)制激光自測量室13穿射后經(jīng)第二直角棱鏡6出射至反射鏡8處，出射至反射鏡8處的調(diào)制激光經(jīng)反射鏡8反射回至第二直角棱鏡6處，并經(jīng)第二直角棱鏡6反射再次進(jìn)入測量室13后出射。所述半導(dǎo)體激光器9以方波形式的光出射，調(diào)制頻率是由大氣氣溶膠的熱平衡時間決定的，通常在IOOHz以下，一般優(yōu)選為20Hz左右。半導(dǎo)體激光器9所發(fā)出的激光的波長一般選擇 532nm、650nm、850nm、1064nm 等。所述經(jīng)第一直角棱鏡7反射后進(jìn)入測量室13的調(diào)制激光與穿設(shè)于測量室13中的第一光束A交匯于測量室13的中部，以實(shí)現(xiàn)更好地加熱效果。參考室12和測量室13通常為圓柱形結(jié)構(gòu)或者立方體結(jié)構(gòu)，兩側(cè)均設(shè)有透光窗片， 且都帶有含有氣溶膠粒子的空氣進(jìn)口和空氣出口，所述參考室12和測量室13的空氣出口分別與真空泵連接，參考室12和測量室13的空氣進(jìn)口均可連接比例閥和流量計(jì)、過濾器等空氣流量控制器件，以實(shí)現(xiàn)動態(tài)測量。參考室12和測量室13具有相同的大氣氣溶膠成分，不同的是測量室13中有激發(fā)半導(dǎo)體激光器9出射的激光通過，測量室13中的大氣氣溶膠吸收激光的光輻射后溫度升高，并加熱氣溶膠周圍的空氣，導(dǎo)致測量室13內(nèi)的氣溶膠周圍空氣折射率發(fā)生變化；而參考室12內(nèi)沒有激發(fā)激光通過，參考室12內(nèi)氣溶膠周圍的空氣折射率保持基本不變。這種激發(fā)激光通過測量室13而不通過參考室12的差異，導(dǎo)致參考室12和測量室13中的空氣折射率產(chǎn)生差異，本測量裝置可測量出參考室12和測量室13中的空氣折射率差值，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)處理裝置計(jì)算出大氣氣溶膠的吸收系數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置，其特征在于光源(1)所發(fā)出的低相干的光通過分光板(2)分成第一光束(A)和第二光束(B)；所述第一光束(A)由分光板(2)處出射至第一角反射鏡(5-1)處，并經(jīng)第一角反射鏡 (5-1)反射后通過測量室(13)，自測量室(13)穿過的第一光束(A)再次被所述分光板(2) 分成第三光束和第四光束，所述第三光束出射至第一光電探測器(3)，第四光束出射至第二光電探測器(11);所述第二光束(B)由分光板(2)處出射至第二角反射鏡(5-2)處，并經(jīng)第二角反射鏡 (5-2)反射后通過參考室(12)，自參考室(12)穿過的第二光束(B)再次被所述分光板(2) 分成第五光束和第六光束，所述第五光束出射至第一光電探測器(3)，第六光束出射至第二光電探測器(11);所述第一光束(A)和/或第二光束(B)的經(jīng)由路徑上設(shè)置有用于調(diào)整光程的光束調(diào)節(jié)裝置；所述第三光束和第五光束在第一光電探測器(3)中發(fā)生干涉并產(chǎn)生干涉條紋，所述第四光束和第六光束在第二光電探測器(11)中發(fā)生干涉并產(chǎn)生干涉條紋；所述第一光電探測器(3)和第二光電探測器(11)的輸出端均與數(shù)據(jù)處理裝置的輸入端相連，所述數(shù)據(jù)處理裝置用于計(jì)算出大氣氣溶膠的吸收系數(shù)；所述參考室(12)和測量室(13)中具有相同的大氣氣溶膠成分；本裝置還包括對測量室(13)中的大氣進(jìn)行加熱以引起測量室(13)中的空氣折射率變化的加熱裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置，其特征在于所述光源(1)為超輻射發(fā)光二極管SLD或發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置，其特征在于所述光束調(diào)節(jié)裝置為光束調(diào)節(jié)板(4)，且所述第一光束(A)通過光束調(diào)節(jié)板(4)后出射至第一角反射鏡(5-1)處；所述第二光束(B)通過參考室(12)后，再經(jīng)由光束調(diào)節(jié)板(4)出射至分光板(2)處，并被所述分光板(2)分成第五光束和第六光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置，其特征在于所述加熱裝置包括調(diào)制器(10)和半導(dǎo)體激光器(9)，調(diào)制器(10)向半導(dǎo)體激光器(9)輸出調(diào)制信號以激發(fā)半導(dǎo)體激光器(9)發(fā)出對測量室(13)中的氣溶膠進(jìn)行加熱的調(diào)制激光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置， 其特征在于所述分光板(2)為兩側(cè)均呈板狀或框架結(jié)構(gòu)，且分光板(2)的兩側(cè)板面彼此平行；所述分光板(2)的一側(cè)板面也即第一板面(21)的上側(cè)設(shè)置為第一透射板面(211)，下側(cè)為反射板面(212)；分光板(2)的另一側(cè)板面也即第二板面(22)的上側(cè)設(shè)置為分束板面 (221)，下側(cè)為第二透射板面(222)；光源(1)所發(fā)出的低相干的光自第一透射板面(211)進(jìn)入分光板(2 )并入射至分束板面(221)處，所述低相干的光經(jīng)過分束板面(221)分成兩部分，一部分為自分束板面(221) 穿過的第一光束(A)，另一部分為自分束板面(221)處反射至反射板面(212)處的第二光束 (B)，所述第二光束(B)再經(jīng)過第二透射板面(222)出射至分光板(2)的外側(cè)；自測量室(13)穿過的第一光束(A)經(jīng)過第二透射板面(222)再次進(jìn)入分光板(2)并入射至反射板面(212)處，所述第二光束(B)經(jīng)反射板面(212)反射至分束板面(221)處并被分成第三光束和第四光束，所述第三光束穿過分束板面(221)并出射至第一光電探測器(3)，第四光束自分束板面(221)反射至第一透射板面(211)并出射至第二光電探測器 (11)；自參考室(12)穿過的第二光束(B)出射至分束板面(221)處并被分成第五光束和第六光束，所述第五光束自分束板面(221)反射至第一光電探測器(3)，第六光束依次穿過分束板面(221)和第一透射板面(211)并出射至第二光電探測器(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置，其特征在于所述光束調(diào)節(jié)板(4)調(diào)節(jié)第一光束(A)和第二光束(B)之間的光程差并使得第一光電探測器(3 )和/或第二光電探測器(11)工作在本測量裝置的最大靈敏度狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置，其特征在于所述光束調(diào)節(jié)板(4)沿光束前進(jìn)方向上的截面形狀呈矩形；光束調(diào)節(jié)板(4)自光束的入射側(cè)至光束的出射側(cè)由若干層折射率相異的光學(xué)材料拼合而成，且各層光學(xué)材料所在的層面彼此平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置，其特征在于所述由半導(dǎo)體激光器(9)發(fā)出的調(diào)制激光經(jīng)第一直角棱鏡(7)反射后進(jìn)入測量室(13)， 調(diào)制激光自測量室(13)穿射后經(jīng)第二直角棱鏡(6)出射至反射鏡(8)處，出射至反射鏡(8) 處的調(diào)制激光經(jīng)反射鏡(8)反射回至第二直角棱鏡(6)處，并經(jīng)第二直角棱鏡(6)反射再次進(jìn)入測量室(13)后出射。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置，其特征在于所述分束板面(221)上設(shè)置有振幅型分束膜或偏振型分束膜；所述振幅型分束膜的入射角為45度，所述偏振型分束膜的入射角為56度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置，其特征在于所述經(jīng)第一直角棱鏡(7)反射后進(jìn)入測量室(13)的調(diào)制激光與穿設(shè)于測量室(13)中的第一光束(A)交匯于測量室(13)的中部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大氣氣溶膠吸收系數(shù)光電測量裝置，具體涉及一種采用光熱干涉測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)的裝置。本發(fā)明采用低相干光源作為光源，并采用由分光板、光束調(diào)節(jié)板、第一、二角反射鏡所組成的光學(xué)部分，同時采用了參考室和測量室以消除空氣不均勻和空氣流動的影響；本發(fā)明還使用激光照射測量室中的大氣氣溶膠產(chǎn)生光熱效應(yīng)，從而導(dǎo)致參考室和測量室中的空氣折射率產(chǎn)生差異，本測量裝置可測量這種空氣折射率差，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)處理裝置計(jì)算出大氣氣溶膠的吸收系數(shù)。本裝置具有直接測量大氣氣溶膠吸收系數(shù)而不受散射光的影響、精度高、在線等優(yōu)點(diǎn)，同時結(jié)構(gòu)簡單且測量成本低。
文檔編號G01N21/45GK102507499SQ20111036448
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者李保生, 李建權(quán), 李正強(qiáng), 紀(jì)峰, 陳麗娟 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)