一种气辉重力波多参数探测仪制造技术

本发明专利技术涉及一种气辉重力波多参数探测仪，包括外壳和设置于外壳上的光谱温度探测模块与大视场重力波成像模块；光谱温度探测模块自上而下包括光学窗口、视场光阑、消色差双胶合透镜、第一窄带干涉滤光片、镜头、第一制冷CCD传感器和第一金属支架；所述大视场重力波成像模块自上而下包括半球形光学窗口、广角镜头、第一光纤光锥、第二窄带干涉滤光片、第二光纤光锥、第二制冷CCD传感器和第二金属支架；本发明专利技术提供的气辉重力波多参数探测仪可以同时探测大气温度和气辉辐射强度，实现多参数观测。

A multi parameter detector of airglow gravity wave

【技术实现步骤摘要】
一种气辉重力波多参数探测仪
本专利技术涉及一种气辉重力波多参数探测仪，通过测量大气气辉层O2（0-1）带的转动谱线强度来反演气辉层的大气温度，并通过探测气辉的发光强度来现对大气重力波的观测，属于中高层大气探测

技术介绍
大气科学是一门以观测为基础的学科，十分依赖观测仪器，高层大气的研究也是如此。近些年来，随着科学技术的不断进步，对潮汐波、重力波等现象进行了更加深入的研究，因此对观测仪器的研制也提出了新的挑战。目前国际上已经提出几类用于测量中间层区域温度的仪器，其中最具有代表性一类仪器是基于光谱光度计的原理，利用光学被动遥感技术来探测气辉辐射的转动温度。如中间层顶氧气转动温度成像仪，以及它的升级版气辉光谱温度成像仪。在国内，2008年启动的“子午工程”已经建成一个具备多种观测手段的空间环境监测网络，其中的全天空成像仪或FP干涉仪，用来探测中高层大气的温度、风速及重力波等大气参数。中国科学院国家空间科学中心徐寄遥课题组建成了国际上第一个无缝隙的全天空OH气辉探测站网。目前大气重力波的观测主要是利用大气重力波在上传过程中会对气辉辐射层产生扰动，因此，以大气气辉辐射为示踪物可以实现对大气重力波的观测。在中高层大气气辉辐射带中，位于可见光到近红外波段辐射较强的宽带OH和窄带O2气辉层，其波段分别约为750~850nm，865±2.5nm，这两种气辉辐射都可用于对重力波活动成像观测，利用在中高层大气气辉辐射带中位于可见光到近红外波段辐射较强的宽带OH和窄带O2气辉层对重力波成像能够直观地看出大气气辉强度在此过程中的变化。其中最具有代表性的仪器为：一种全天空大气重力波成像仪和一种采用鱼眼镜头和远心光路的全天空大气重力波成像仪。现有的大气重力波成像仪其缺点在于，仅仅利用大气气辉强度在此过程中的变化来研究大气重力波的变化，没有结合大气温度对重力波的影响，使大气重力波的成像结果缺乏说服力。且目前的大气重力波成像仪体积较大，对环境温度要求高，不易携带，不利于野外观测。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供一种可以同时探测大气温度和气辉辐射强度，实现多参数观测的气辉重力波多参数探测仪。为了达到上述目的，本专利技术提出的技术方案为：一种气辉重力波多参数探测仪，包括外壳和设置于外壳上的光谱温度探测模块与大视场重力波成像模块；所述外壳内侧底部设有光学底板，光学底板一侧设有出线口；所述光谱温度探测模块包括第一光学镜筒、光学窗口、视场光阑、消色差双胶合透镜、第一窄带干涉滤光片、镜头、第一制冷CCD传感器和第一金属支架，所述光学窗口固定在外壳顶部，所述第一金属支架固定在光学底板上，所述第一光学镜筒固定在第一金属支架上，所述视场光阑、消色差双胶合透镜、第一窄带干涉滤光片和镜头从上至下依次设置在第一光学镜筒内，所述第一制冷CCD传感器固定在第一光学镜筒底部；所述大视场重力波成像模块包括第二光学镜筒、半球形光学窗口、广角镜头、第一光纤光锥、第二窄带干涉滤光片、第二光纤光锥、第二制冷CCD传感器、第二金属支架；所述半球形光学窗口固定在外壳顶部，所述第二金属支架固定在光学底板上，所述第二光学镜筒固定在第二金属支架上，所述广角镜头、第一光纤光锥、第二窄带干涉滤光片和第二光纤光锥从上至下依次设置在第二光学镜筒内，所述第二制冷CCD传感器固定在第二光纤光锥底部。对上述技术方案的进一步设计为：所述光谱温度探测模块还包括遮光镜筒，所述遮光镜筒位于第一光学镜筒和光学窗口之间，且固定在第一光学镜筒上方。所述遮光镜筒包括若干片同轴设置的遮光环，所述若干片遮光环的内径从上至下逐渐减小。所述光学窗口、遮光镜筒、第一光学镜筒、视场光阑、消色差双胶合透镜、第一窄带干涉滤光片、镜头和第一制冷CCD传感器位于同一轴线上。所述半球形光学窗口、广角镜头、第二光学镜筒、第一光纤光锥、第二窄带干涉滤光片、第二光纤光锥和第二制冷CCD传感器位于同一轴线上。所述第一、第二光纤光锥的大端相对设置。所述外壳一侧固定有半导体TEC空调。所述低功率半导体TEC空调的出风口与第一窄带干涉滤光片和第二窄带干涉滤光片位于同一水平面上。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的气辉重力波多参数探测仪可以同时探测大气温度和气辉辐射强度，实现多参数观测。本专利技术提供的气辉重力波多参数探测仪在大视场重力波成像模块使用了光纤光锥，有效地大幅减小了气辉重力波多参数探测仪的体积，同时提高了通光效率。本专利技术提供的气辉重力波多参数探测仪装有TEC半导体温控装置，保证了窄带干涉滤光片的恒温，有效避免了滤光片中心波长“温漂”问题；本专利技术提供的气辉重力波多参数探测仪采用被动光学遥感技术，可实现无人值守全自动观测，功耗小于150W，功耗低。本专利技术提供的气辉重力波多参数探测仪结构紧凑，体积小，重量轻，方便携带，易于后期运维，适用于野外长期无人观测。附图说明图1是本专利技术的气辉重力波多参数探测仪的结构示意图；图2是本专利技术的气辉重力波多参数探测仪的光谱温度探测模块光路示意图；图3是本专利技术的气辉重力波多参数探测仪的光谱温度探测模块遮光镜筒结构示意图；图4是本专利技术的气辉重力波多参数探测仪的大视场重力波成像模块光路示意图；图5是本专利技术的气辉重力波多参数探测仪在中高层大气中的观测模式示意图；图中，1-光学窗口，2-遮光镜筒，3-视场光阑，4-消色差双胶合透镜，5-第一窄带干涉滤光片，6-镜头，7-第一制冷CCD传感器，8-第一金属支架，9-出线口，10-第一光学镜筒，11-外壳，12-第二光学镜筒，13-半球形光学窗口，14-广角镜头，15-半导体TEC空调，16-第一光纤光锥，17-第二窄带干涉滤光片，18-第二光纤光锥，19-第二制冷CCD传感器，20-第二金属支架，21-光学平板，22-遮光环，23-第一单根光纤通道，24-第二单根光纤通道，25-光谱温度探测模块视场，26-大视场重力波成像模块视场。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例本专利技术的气辉重力波多参数探测仪的结构示意图如图1所示，包括外壳11，外壳11内从左至右分别为光谱温度探测模块和大视场重力波成像模块。外壳11内测底部设有光学平板21。光谱温度探测模块从上至下依次同轴设置：光学窗口1、遮光镜筒2、视场光阑3、消色差双胶合透镜4、第一窄带干涉滤光片5、镜头6、第一制冷CCD传感器7和第一金属支架8。其中，光学窗口1固定在外壳11上，视场光阑3、消色差双胶合透镜4、第一窄带干涉滤光片5以及镜头6之间用第一光学镜筒10进行连接，第一制冷CCD传感器7和第一光学镜筒10用第一金属支架8固定在光学平板21上，光学平板21左下方设置出线口9。大视场重力波成像模块从上至下依次同轴设置：半球形光学窗口13、广角镜头14、第一光纤光锥16、第二窄带干涉滤光片17、第二光纤光锥18、第二制冷CCD传感器19和第二金属支架本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气辉重力波多参数探测仪，其特征在于：包括外壳和设置于外壳上的光谱温度探测模块与大视场重力波成像模块；/n所述外壳内侧底部设有光学底板，光学底板一侧设有出线口；/n所述光谱温度探测模块包括第一光学镜筒、光学窗口、视场光阑、消色差双胶合透镜、第一窄带干涉滤光片、镜头、第一制冷CCD传感器和第一金属支架，所述光学窗口固定在外壳顶部，所述第一金属支架固定在光学底板上，所述第一光学镜筒固定在第一金属支架上，所述视场光阑、消色差双胶合透镜、第一窄带干涉滤光片和镜头从上至下依次设置在第一光学镜筒内，所述第一制冷CCD传感器固定在第一光学镜筒底部；/n所述大视场重力波成像模块包括第二光学镜筒、半球形光学窗口、广角镜头、第一光纤光锥、第二窄带干涉滤光片、第二光纤光锥、第二制冷CCD传感器、第二金属支架；所述半球形光学窗口固定在外壳顶部，所述第二金属支架固定在光学底板上，所述第二光学镜筒固定在第二金属支架上，所述广角镜头、第一光纤光锥、第二窄带干涉滤光片和第二光纤光锥从上至下依次设置在第二光学镜筒内，所述第二制冷CCD传感器固定在第二光纤光锥底部。/n

【技术特征摘要】
1.一种气辉重力波多参数探测仪，其特征在于：包括外壳和设置于外壳上的光谱温度探测模块与大视场重力波成像模块；
所述外壳内侧底部设有光学底板，光学底板一侧设有出线口；
所述光谱温度探测模块包括第一光学镜筒、光学窗口、视场光阑、消色差双胶合透镜、第一窄带干涉滤光片、镜头、第一制冷CCD传感器和第一金属支架，所述光学窗口固定在外壳顶部，所述第一金属支架固定在光学底板上，所述第一光学镜筒固定在第一金属支架上，所述视场光阑、消色差双胶合透镜、第一窄带干涉滤光片和镜头从上至下依次设置在第一光学镜筒内，所述第一制冷CCD传感器固定在第一光学镜筒底部；
所述大视场重力波成像模块包括第二光学镜筒、半球形光学窗口、广角镜头、第一光纤光锥、第二窄带干涉滤光片、第二光纤光锥、第二制冷CCD传感器、第二金属支架；所述半球形光学窗口固定在外壳顶部，所述第二金属支架固定在光学底板上，所述第二光学镜筒固定在第二金属支架上，所述广角镜头、第一光纤光锥、第二窄带干涉滤光片和第二光纤光锥从上至下依次设置在第二光学镜筒内，所述第二制冷CCD传感器固定在第二光纤光锥底部。


2.根据权利要求1所述气辉重力波多参数探测仪，其特征在于：所述光谱温度探测模块还包括遮...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖淑君，郜海阳，李立城，张其林，卜令兵，王雪娟，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32