一种用于FTIR光谱仪探测痕量物质所在区域的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于FTIR光谱仪探测痕量物质所在区域的系统及方法，该系统包括望远镜、望远物镜、望远目镜、分束镜、成像镜组、探测器、望远镜出射光瞳、FTIR光谱仪、可视化相机。望远镜由望远物镜和望远目镜组成，两个通道观测视场大小一致，外通道利用0.9

【技术实现步骤摘要】
一种用于FTIR光谱仪探测痕量物质所在区域的系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种用于FTIR光谱仪探测痕量物质所在区域的系统及方法，主要应用于遥测FTIR光谱仪的监测范围内的目标对准、气体成分识别及浓度检测，监测半径5KM，属于光学痕量检测


技术介绍

[0002]傅里叶变换红外(FTIR)技术在有毒有害气体及化学战剂的监测中得到了广泛应用，它能够快速连续在线监测，以及对多组分气体的同时监测，逐渐成为大气环境中有毒有害气体及化学战剂监测的主要手段。在被动式遥感FTIR光谱仪中，通过水平和俯仰扫描对全方位进行监测，望远镜收集待测物质的信息通过FTIR光谱仪探测识别，为了避免不必要的财产和人员损失，这要求需准确定位痕量有毒有害气体或化学战剂的位置。
[0003]现有技术通过在望远镜旁边安装大视场可视化相机拍摄出全画幅照片，并将探测到相应物质的位置信息显示在可视化相机拍摄的大视场的全画幅照片的对应位置，但在远距离测量中，痕量物质的实际位置与可视化观测到的位置将随距离的变化产生不同程度的偏离，不能准确定位痕量有毒有害气体及化学战剂的位置，达不到FTIR光谱仪探测痕量物质所在区域的目的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的技术解决问题是：提出一种用于FTIR光谱仪探测痕量物质所在区域的系统及方法，能够解决现有遥测FTIR光谱仪远距离探测痕量物质时，难以实现指哪儿测哪儿的问题，采用双通道共透镜式望远镜系统，利用分波段的方法，在不影响遥测FTIR光谱仪能量利用率的情况下，将望远镜探测到的区域单独成像，并在可视化相机全画幅照片上匹配对应位置，达到准确定位痕量物质的目的。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：
[0006]一种用于FTIR光谱仪探测痕量物质所在区域的系统，该系统包括望远镜、分束镜、成像镜组、探测器、望远镜出射光瞳、FTIR光谱仪、可视化相机；
[0007]所述的望远镜包括望远物镜和望远目镜，望远物镜包括内通道和外通道，望远目镜包括内通道和外通道；
[0008]7‑
14μm红外波段依次通过望远物镜的内通道、望远目镜的内通道后照射到分束镜上，7
‑
14μm红外波段在分束镜上全透过后经过望远镜出射光瞳进行光瞳对接后进入到FTIR光谱仪，FTIR光谱仪根据接收到的7
‑
14μm红外波段光谱特征进行远距离痕量物质的探测识别；
[0009]0.9
‑
1.7μm近红外波段依次通过望远物镜的外通道、望远目镜的外通道后照射到分束镜上，0.9
‑
1.7μm近红外波段在分束镜上进行全反射后照射到成像镜组上，0.9
‑
1.7μm近红外波段在成像镜组上聚焦后在探测器上成像，探测器对成像进行图像信息采集，得到图像信息，得到的图像信息作为FTIR光谱仪的探测区域；
[0010]将得到的图像信息与可视化相机拍摄的全画幅照片进行特征匹配，找到对应位置，得到FTIR光谱仪探测到的痕量物质所在区域。
[0011]优选的，所述的望远物镜是以直径为D1的内通道进行扩展得到，扩展后的望远物镜的直径为1.5D1；
[0012]所述的望远目镜是以直径为D2的内通道进行扩展得到，扩展后的望远目镜的直径为1.5D2。
[0013]优选的，所述的望远物镜的内通道范围为：以望远物镜的中心为圆心，以D1为半径组成的圆；
[0014]所述的望远目镜的内通道范围为：以望远目镜的中心为圆心，以D2为半径组成的圆；
[0015]所述的望远物镜的外通道范围为一圆环：圆环以望远物镜的中心为圆心，以D1为内径，以1.5D1为外径；
[0016]所述的望远目镜的外通道范围为一圆环：圆环以望远目镜的中心为圆心，以D2为内径，以1.5D2为外径。
[0017]优选的，所述的望远物镜的内通道镀7
‑
14μm增透膜，望远目镜的内通道镀7
‑
14μm增透膜；
[0018]所述的望远物镜的外通道镀0.9
‑
1.7μm增透膜，望远目镜的外通道镀0.9
‑
1.7μm增透膜。
[0019]优选的，所述的望远镜是双通道共透镜式，望远镜的内通道包括望远物镜的内通道和望远目镜的内通道，望远镜的外通道包括望远物镜的外通道和望远目镜的外通道；望远镜的内通道监测视场大小与望远镜的外通道监测视场大小相等。
[0020]优选的，所述的望远镜的外通道与内通道的探测视场相同，探测波段不同，望远镜的视场内的物质信息由内通道7
‑
14μm识别，图像信息由外通道0.9
‑
1.7μm分辨。
[0021]优选的，所述的分束镜上镀7
‑
14μm增透膜，分束镜为分波段分束镜，0.9
‑
1.7μm高反射率、7
‑
14μm高透射率，选用材料为锗。
[0022]优选的，所述的FTIR光谱仪的波数为1500～700CM
‑1。
[0023]优选的，所述望远镜的出射光瞳直径与FTIR光谱仪的入射光瞳直径一致均为E2；所述望远镜的最大有效出射视场与FTIR光谱仪的最大有效入射视场一致均为W2；望远镜出射光瞳与FTIR光谱仪的入射光瞳位置重合；
[0024]若望远镜要求探测的有效视场为W1，可得望远镜的放大倍率为tanW2/tanW1，则望远镜的入射光瞳直径E1＝E2*(tanW2/tanW1)。
[0025]一种FTIR光谱仪探测到的痕量物质所在区域的确定方法，该方法包括：
[0026]远距离痕量物质发出的辐射中的7
‑
14μm红外波段光谱依次通过望远物镜的内通道、望远目镜的内通道后照射到分束镜上，在分束镜上全透过后经过望远镜出射光瞳进行光瞳对接后进入到FTIR光谱仪，FTIR光谱仪根据接收到的7
‑
14μm红外波段光谱特征进行远距离痕量物质的探测识别；
[0027]远距离痕量物质发出的辐射中的0.9
‑
1.7μm近红外波段通过望远物镜的外通道、望远目镜的外通道后照射到分束镜上，0.9
‑
1.7μm近红外波段在分束镜上进行全反射后照射到成像镜组上，0.9
‑
1.7μm近红外波段在成像镜组上聚焦后在探测器上成像，探测器对成
像进行图像信息采集，得到图像信息，得到的图像信息作为FTIR光谱仪的探测区域；
[0028]将得到的图像信息与可视化相机拍摄的全画幅照片进行特征匹配，找到对应位置，即得到FTIR光谱仪探测到的痕量物质所在区域。
[0029]本专利技术的优点和有益效果：
[0030]1、本专利技术采用双通道共透镜式望远镜，内通道优先保证FTIR光谱仪的光通量，采用分波段分束镜，分光后不会降低FTIR光谱仪的通光量及能量利用率，能够有效保证痕量物质的检出限。
[0031]2、本专利技术采用双通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于FTIR光谱仪探测痕量物质所在区域的系统，其特征在于：该系统包括望远镜、分束镜、成像镜组、探测器、望远镜出射光瞳、FTIR光谱仪、可视化相机；所述的望远镜包括望远物镜和望远目镜，望远物镜包括内通道和外通道，望远目镜包括内通道和外通道；7
‑
14μm红外波段依次通过望远物镜的内通道、望远目镜的内通道后照射到分束镜上，7
‑
14μm红外波段在分束镜上全透过后经过望远镜出射光瞳进行光瞳对接后进入到FTIR光谱仪，FTIR光谱仪根据接收到的7
‑
14μm红外波段光谱特征进行远距离痕量物质的探测识别；0.9
‑
1.7μm近红外波段依次通过望远物镜的外通道、望远目镜的外通道后照射到分束镜上，0.9
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1.7μm近红外波段在分束镜上进行全反射后照射到成像镜组上，0.9
‑
1.7μm近红外波段在成像镜组上聚焦后在探测器上成像，探测器对成像进行图像信息采集，得到图像信息，得到的图像信息作为FTIR光谱仪的探测区域；将得到的图像信息与可视化相机拍摄的全画幅照片进行特征匹配，找到对应位置，得到FTIR光谱仪探测到的痕量物质所在区域。2.根据权利要求1所述的一种用于FTIR光谱仪探测痕量物质所在区域的系统，其特征在于：所述的望远物镜是以直径为D1的内通道进行扩展得到，扩展后的望远物镜的直径为1.5D1；所述的望远目镜是以直径为D2的内通道进行扩展得到，扩展后的望远目镜的直径为1.5D2。3.根据权利要求2所述的一种用于FTIR光谱仪探测痕量物质所在区域的系统，其特征在于：所述的望远物镜的内通道范围为：以望远物镜的中心为圆心，以D1为半径组成的圆；所述的望远目镜的内通道范围为：以望远目镜的中心为圆心，以D2为半径组成的圆；所述的望远物镜的外通道范围为一圆环：圆环以望远物镜的中心为圆心，以D1为内径，以1.5D1为外径；所述的望远目镜的外通道范围为一圆环：圆环以望远目镜的中心为圆心，以D2为内径，以1.5D2为外径。4.根据权利要求1、2或3所述的一种用于FTIR光谱仪探测痕量物质所在区域的系统，其特征在于：所述的望远物镜的内通道镀7
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14μm增透膜，望远目镜的内通道镀7
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14μm增透膜；所述的望远物镜的外通道镀0.9
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1.7μm增透膜，望远目镜的外通道镀0.9
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1.7μm增透膜。5.根据权利要求1、2或3所述的一种用于FTIR光谱仪探测痕量物质所在区域的系统，其特征在于：所述的望远镜是双通道共透镜式，望远镜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤兴志，李文博，隋峰，代胜英，
申请(专利权)人：中船重工安谱湖北仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：