本发明专利技术提供一种气体遥测装置，用于对二氧化硫气体进行探测和分析，包括：望远镜，用于收集目标处的入射光线；会聚镜，放置在所述望远镜的后方，用于对所述望远镜的出射光束进行会聚；单元光电探测器，用于探测自所述会聚镜会聚的光束；其中，在所述望远镜与所述会聚镜之间的光路上还设有干涉滤光部件。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果是：(1)无需采用传导光纤，光通量大，光能利用率高；(2)无需采用含有狭缝的色散性紫外光谱仪，光通量大，光能利用率高，光谱探测能力强；(3)无需采用价格昂贵的紫外光谱仪，成本大大降低，适合于大量推广应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体遥测装置
，特别是涉及一种二氧化硫气体遥测装置。
技术介绍
二氧化硫是一种重要的大气污染物，不仅对人体健康、植物、生态环境、材料等造成直接危害，而且还会随降水过程形成危害更大的酸雨，造成巨大的自然灾害和经济损失。固定污染源排放是二氧化硫的主要来源之一，也是二氧化硫监测的重中之重。基于紫外吸收光谱技术的光学遥测可以实现二氧化硫排放的远程监测，具有探测灵敏度高、抗干扰能力强的优点，是目前固定污染源二氧化硫排放遥测的重要方法之一。常见的的用于二氧化硫遥测的紫外差分吸收光谱设备，其组成包括望远镜、传导光纤、紫外光谱仪和信号处理器。望远镜用于携带有二氧化硫信息的光信号的收集，传导光纤将望远镜收集的光信号传导至紫外光谱仪，紫外光谱仪大都采用含有狭缝的光栅式光谱仪，信号处理器对采集的光谱信息进行处理，获取遥测的二氧化硫浓度信息。二氧化硫遥测过程中，一般采用环境光作为光源，环境光中紫外成分很少，对设备的光谱响应能力要求较高。采用紫外光谱仪的现有技术存在如下不足：1)采用光纤传导光束，光通量小，影响光谱探测能力；2)采用紫外光谱仪，光谱仪含有狭缝，限制了进入光谱仪的光能，光通量进一步减小，影响光谱探测能力，光谱仪一般采用线阵探测器，每个感光单元动态范围小，限制了光谱探测能力；3)紫外光谱仪成本较高，难以大量推广应用。针对上述问题，开发光通量大、光谱探测能力强、成本低的二氧化硫遥测设备十分重要，也是实现大量推广应用的前提。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种气体遥测装置，解决现有技术光通量小、光谱探测能力弱、成本高的问题。本专利技术的目的通过以下技术方案来具体实现：一种气体遥测装置，用于对二氧化硫气体进行探测和分析，包括：望远镜，用于收集目标处的入射光线；会聚镜，放置在所述望远镜的后方，用于对所述望远镜的出射光束进行会聚；单元光电探测器，用于探测自所述会聚镜会聚的光束；其中，在所述望远镜与所述会聚镜之间的光路上还设有干涉滤光部件。优选地，所述干涉滤光部件，使用可旋转角度的干涉滤光片。优选地，所述干涉滤光片的中心位于所述出射光束的中心线上；优选地，所述干涉滤光片的0°对应于出射光束与所述干涉滤光片垂直，干涉滤光片在相对于垂直的0°旋转第一角度范围内，所述光束全部通过所述干涉滤光片；优选地，所述第一角度为50-70度，优选地，所述第一角度为60度。优选地，所述干涉滤光片由旋转驱动装置驱动，所述旋转驱动装置的驱动轴的轴线沿着所述干涉滤光片的径向与所述干涉滤光片的中心相交，优选地，所述旋转驱动装置放置在所述干涉滤光片的下方，所述旋转驱动装置的驱动轴竖直向上。优选地，所述干涉滤光片的中心波长为310-320nm之间，半高全宽在5-10nm之间。优选地，还包括信号处理器，用于与所述单元光电探测器连接，并对所述单元光电探测器的光电信号进行处理，然后输出二氧化硫浓度数据。优选地，所述的望远镜，可为牛顿反射式望远镜，反射镜表面镀铝反射膜；或者，所述的望远镜，可为卡塞格林反射式望远镜，反射镜表面镀铝反射膜；或者，所述的望远镜，可为折射式望远镜，镜片材料选用JGS1石英材料，表面镀紫外增透膜。。所述会聚镜，可选择石英玻璃透镜或表面镀高反铝膜的抛物面反射镜。所述单元光电探测器，可选择光电管或光电倍增管或单元紫外增强光电二极管，优选为紫外增强的光电二极管。所述信号处理器，完成探测器电信号的放大、A/D转换、二氧化硫浓度计算和结果输出。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)无需采用传导光纤，光通量大，光能利用率高；(2)无需采用含有狭缝的色散性紫外光谱仪，光通量大，光能利用率高，光谱探测能力强；(3)无需采用价格昂贵的紫外光谱仪，成本大大降低，适合于大量推广应用。附图说明下面根据附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。图1为二氧化硫的光谱吸收截面；图2为二氧化硫遥测装置原理框图；图3为旋转干涉滤光片工作原理图；图4为干涉滤光片旋转时透过率曲线示意图；图5为干涉滤光片旋转时滤光片中心波长变换曲线。图6为一种二氧化硫气体遥测装置实例三维图。具体实施方式如图1所示，二氧化硫在240nm-330nm之间的紫外光谱区域有明显的吸收，如图中曲线11所示，特别是在280nm-320nm之间具有较大的吸收截面，如图中标号12所示，并且具有显著的周期性高频调制，其高频调制部分的吸光度与浓度呈线性关系。在外界自然环境条件下，300nm左右有少量的环境光，因此可以在此光谱区域采集二氧化硫的吸收光谱，并提取高频调制部分计算二氧化硫的浓度。这种方法不受环境中水分和颗粒物的影响，具有较好的抗干扰能力，这也是基于紫外吸收光谱技术的光学遥测二氧化硫的理论基础。如图2所示为本专利技术公开的气体遥测装置的原理框图，该气体遥测装置包括：望远镜21、旋转干涉滤光片22、会聚镜23、单元光电探测器24。所述望远镜21可为反射镜表面镀铝反射膜的牛顿反射式望远镜，也可为反射镜表面镀铝反射膜的卡塞格林反射式望远镜，也可为选用JGS1石英材料且表面镀紫外增透膜的折射式望远镜，用于收集目标处的入射光线。在望远镜21后边放置可旋转角度的干涉滤光部件，所述干涉滤光部件优选为紫外干涉滤光片22，中心波长为310-320nm之间，半高全宽在5-10nm之间。透过紫外干涉滤光片22的光束由会聚镜23会聚，会聚镜23可选择JGS1石英玻璃透镜或表面镀高反铝膜的抛物面反射镜。会聚后的光束由光电探测器24接收，光电探测器24可选择光电管或光电倍增管或单元紫外增强光电二极管，优选为紫外增强的光电二极管。优选地，所述气体遥测装置还可以包括信号处理器25，信号处理器25完成探测器电信号的放大、A/D转换、二氧化硫浓度计算和结果输出。如图3所示，紫外干涉滤光片22由直流电机32带动在准直光路中作旋转运动，如图中旋转方向34所示。紫外干涉滤光片22的0°对应准直光束33与紫外干涉滤光片22垂直，光束33的中心与紫外干涉滤光片22的中心一致，干涉滤光片的大小保证在其绕旋转0-60°范围内光束33全部经过紫外干涉滤光片22过滤。如图4所示为干涉滤光片旋转时透过光谱的变化情况示意图，透过光谱中心波长与旋转角度之间的关系为：式中：λθ为滤光片旋转角度为θ时的透过光谱中心波长λ0为滤光片旋转角度为0°时的透过光谱中心波长θ为滤光片旋转角度neff为干涉薄膜的等效折射率在本专利技术中，选择滤光片0°入射角的中心波长为320nm，neff的值近似为1.85，那么滤光片在0°-60°范围内旋转时，滤光片的中心波长在320nm-283nm之间变化，变化曲线如图5所示。如图6所示为本专利技术的一个设计实例，采用了折射式望远镜。望远镜21为折射式望远镜，包括JGS1石英玻璃材料的主凸透镜和副凹透镜。望远镜21后是准直光路，光路中放置由电机带动的可旋转的紫外干涉滤光片22，紫外干涉滤光片的中心波长为320nm，半高宽为10nm。所述会聚镜23为JGS1石英玻璃材料的会聚透镜。单元光电探测器24为紫外增强型单元光电二极管。所述信号处理器25为信号处理电路，完成探测器输出电信号的放大、A/D转换、二氧化硫浓度计算和结果输出。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气体遥测装置，用于对二氧化硫气体进行探测和分析，其特征在于：包括：望远镜，用于收集目标处的入射光线；会聚镜，放置在所述望远镜的后方，用于对所述望远镜的出射光束进行会聚；单元光电探测器，用于探测自所述会聚镜会聚的光束；其中，在所述望远镜与所述会聚镜之间的光路上还设有干涉滤光部件。
【技术特征摘要】
1.一种气体遥测装置，用于对二氧化硫气体进行探测和分析，其特征在于：包括：望远镜，用于收集目标处的入射光线；会聚镜，放置在所述望远镜的后方，用于对所述望远镜的出射光束进行会聚；单元光电探测器，用于探测自所述会聚镜会聚的光束；其中，在所述望远镜与所述会聚镜之间的光路上还设有干涉滤光部件。2.如权利要求1所述的气体遥测装置，其特征在于：所述干涉滤光部件，使用可旋转角度的干涉滤光片。3.如权利要求2所述的气体遥测装置，其特征在于：所述干涉滤光片的中心位于所述出射光束的中心线上；优选地，所述干涉滤光片的0°对应于出射光束与所述干涉滤光片垂直，干涉滤光片在相对于垂直的0°旋转第一角度范围内，所述光束全部通过所述干涉滤光片；优选地，所述第一角度为50-70度，优选地，所述第一角度为60度。4.如权利要求3所述的气体遥测装置，其特征在于：所述干涉滤光片由旋转驱动装置驱动，所述旋转驱动装置的驱动轴的轴线沿着所述干涉滤光片的径向与所述干涉滤光片的中心相交，优选地，所述旋转驱动装置放置在所述干涉滤光片的下方，所述旋转驱动装置的驱动轴竖直向上。5.如权利要求4...
【专利技术属性】
技术研发人员：王新全，梁永，武婧，
申请(专利权)人：青岛海纳光电环保有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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