[发明专利]一种光纤结构污染气体差分吸收光谱测量系统

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种污染气体监测仪，具体是指光纤结构污染气体差分吸收光谱测量系统。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，自然过程尤其是人类活动排放的大量污染气体进入了人们赖以生存的大气圈，严重威胁生态系统及人类健康。差分吸收光谱技术（DOAS）利用光在大气中传输时各种气体分子在不同波段对光有不同的特征吸收，实现对大气中痕量气体进行精确测量。具有测量范围广、灵敏度高，非接触连续在线监测的优点，被广泛地应用于痕量气体监测以及污染源在线监测领域。

现有技术中，常用的DOAS系统结构较为复杂，光线多次折返，并受镜面遮挡，光谱利用率不高。校准时需使用机械挡板。

发明内容

本发明提供一种光纤结构污染气体差分吸收光谱测量系统，易于拆装，结构紧凑，光谱利用率高。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种光纤结构污染气体差分吸收光谱测量系统，其包括：

氙灯光源、发射接收望远镜、角反射器、光谱仪、数据处理系统、发射光纤、接收光纤、第一光开关、第二光开关和样品盒，其中：

所述氙灯光源置于灯座中，发射光纤端口连接至灯座出光口处，光源所发出的光束被耦合到所述发射光纤，所述发射光纤至少被分为：第一束光纤和第二束光纤，所述第一束光纤连接所述第一光开关，所述第二束光纤连接所述发射接收望远镜；

经过所述第一束光纤的发出光束为第二光束，经过所述第二束光纤的发出光束为第一光束；

第二光束穿过光开关后作为本底光谱进入接收光纤，第一光束经所述发射接收望远镜的平面镜反射后进行发射、再经角反射器反射后由所述发射接收望远镜接收并耦合到所述接收光纤；

所述接收光纤穿过第二光开关和样品盒后与光谱仪相连，所述接收光纤将所述第一光束和第二光束进行耦合后形成第三光束，所述第三光束被所述光谱仪接收，所述光谱仪对所述第三光束的光谱进行监测；

所述数据处理系统根据所述监测的结果获得污染气体含量信息。

优选地，所述发射接收望远镜包括平面镜和椭球面镜，所述平面镜与椭球面镜为一体结构，通过支架与望远镜边缘连接并固定于中心轴位置。其中平面镜的平面与所述发射接收望远镜的中心轴夹角为45°，椭球面镜的中心轴与望远镜的中心轴夹角为0°。

优选地，所述发射光纤被分为第一束光纤和第二束光纤，所述第一束光纤和第二束光纤的分束比为1: 9，所述发射光纤的公共端与氙灯光源相连。

优选地，所述接收光纤被分为：第三束光纤和第四束光纤，所述第三束光纤和第四束光纤的分束比为1: 1，所述接收光纤的第三束光纤穿过样品盒和第二光开关连接所述发射接收望远镜；所述接收光纤的第四束光纤连接所述第一光开关，所述第四束光纤接收经过所述发射光纤传入的本底光谱，所述接收光纤公共端与光谱仪相连。

优选地，所述样品盒在校准时注入样品气体。

通过实施以上技术方案，具有以下技术效果：本发明提供的光纤结构污染气体差分吸收光谱测量系统，其光纤连接易于拆装，结构紧凑。光开关控制，校准无需机械遮挡板，光束经一次反射后直接发射，有效避免了现有技术中的DOAS系统光束传输过程中镜面遮挡造成的损耗，从而提高了光谱利用率。

附图说明

图1为本发明提供的光纤结构污染气体差分吸收光谱测量系统的结构原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种光纤结构污染气体差分吸收光谱测量系统，如图1所示，其包括氙灯光源11、发射接收望远镜、角反射器24、光谱仪41、数据处理系统51，该光纤结构污染气体差分吸收光谱测量系统还包括发射光纤31、接收光纤32、第一光开关33、第二光开关34和样品盒35。所述光谱测量系统中的氙灯光源11置于灯座中，发射光纤的端口连接至灯座出光口处，光源所发出的光束被耦合到发射光纤31，发射光纤31至少被分为：第一束光纤和第二束光纤，所述第一束光纤连接所述第一光开关33，所述第二束光纤连接所述发射接收望远镜；