一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量装置与方法，属于二氧化碳浓度检测技术领域，解决了现有技术缺少能够应用于检测二氧化碳浓度的偏振测量装置的问题。所述装置包括多角度入射装置、光路调制装置、激光扩束装置、大气环境装置、望远装置、激光接收装置和显示与数据处理装置；所述多角度入射装置与光路调制装置连接；所述光路调制装置分别与激光扩束装置和激光接收装置连接；所述激光扩束装置与大气环境装置连接；所述大气环境装置与望远装置连接；所述望远装置与激光接收装置连接；所述激光接收装置与显示与数据处理装置连接；所述显示与数据处理装置与多角度入射装置连接。示与数据处理装置与多角度入射装置连接。示与数据处理装置与多角度入射装置连接。
【技术实现步骤摘要】
一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量装置与方法
[0001]本专利技术涉及二氧化碳浓度检测
，具体涉及一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量装置与方法。
技术介绍
[0002]二氧化碳是大气的重要组成部分，在自然界中二氧化碳含量丰富，有机物在分解、发酵、腐烂、变质的过程中，会释放二氧化碳，石油、天然气的燃烧过程会释放出二氧化碳，所有人类和动物的呼吸过程也会产生二氧化碳。随着二氧化碳浓度的提高，使原来合理水平温室效应发生了变化，气候开始逐渐转暖，因此，检测二氧化碳浓度有重要意义。
[0003]传统的二氧化碳浓度检测技术，一般是通过特定的浓度传感器，来获取二氧化碳浓度信息。基于偏振光的浓度检测技术是在传统光强检测技术基础上，通过在入射端和接收端加入偏振控制器件，将单一光强测量延伸到多维偏振矢量测量，能够获取测量对象更加丰富信息。在不同传输介质中，其红外偏振光传输特性相较于传统光强传输存在差异，通过某些偏振特性，能够有效的解决传统二氧化碳浓度测量的距离短和精度较低的问题。对于污染和气象的研究也是有价值的。
[0004]然而，偏振测量目前主要应用于目标检测和材料分析领域，测量对象主要为固态的器件或粒子。目前还没有能够应用于二氧化碳浓度检测的偏振测量装置。
[0005]综上，现有技术缺少能够应用于检测二氧化碳浓度的偏振测量装置。
技术实现思路
[0006]本专利技术解决了现有技术缺少能够应用于检测二氧化碳浓度的偏振测量装置的问题。
[0007]本专利技术所述的一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量装置，所述装置包括多角度入射装置、光路调制装置、激光扩束装置、大气环境装置、望远装置、激光接收装置和显示与数据处理装置；所述多角度入射装置与光路调制装置连接；所述光路调制装置分别与激光扩束装置和激光接收装置连接；所述激光扩束装置与大气环境装置连接；所述大气环境装置与望远装置连接；所述望远装置与激光接收装置连接；所述激光接收装置与显示与数据处理装置连接；所述显示与数据处理装置与多角度入射装置连接。
[0008]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述多角度入射装置包括衰减片单元、波片单元、偏振片单元和二维转台单元；所述二维转台单元与衰减片单元连接；所述衰减片单元与波片单元连接；
所述波片单元与偏振片单元连接。
[0009]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述二维转台单元包括第一多光谱红外光源单元和第二多光谱红外光源单元；所述第一多光谱红外光源单元与第二多光谱红外光源单元连接；所述第一多光谱红外光源单元和第二多光谱红外光源单元均与衰减片单元连接。
[0010]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述光路调制装置包括声光调制器单元、合束镜单元、光纤放大器单元、分束镜单元和数字合成器单元；所述数字合成器单元与声光调制器单元连接；所述声光调制器单元分别与多角度入射装置中的波片单元和合束镜单元连接；所述合束镜单元与光纤放大器单元连接；所述光纤放大器单元与分束镜单元连接；所述分束镜单元与激光扩束装置连接。
[0011]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述望远装置包括望远镜单元、准直光学单元、分束镜单元、第一聚焦光学单元和第二聚焦光学单元；所述望远镜单元一端与大气环境装置，另一端与准直光学单元连接；所述准直光学单元与分束镜单元连接；所述分束镜单元分别与第一聚焦光学单元和第二聚焦光学单元连接。
[0012]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述激光接收装置包括接收端探测器单元和监测端探测器单元；所述接收端探测器单元与光路调制装置中的分束镜单元连接；所述接收端探测器单元与望远装置中的第一聚焦光学单元连接；所述监测端探测器单元与望远装置中的第二聚焦光学单元连接。
[0013]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述显示与数据处理装置包括A/D转换器单元、高性能工作站单元和激光器控制和监测单元；所述A/D转换器单元一端与激光接收装置连接，另一端与高性能工作站单元连接；所述高性能工作站单元与激光器控制和监测单元连接；所述激光器控制和监测单元与多角度入射装置中的二维转台单元连接。
[0014]本专利技术所述的一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量方法，所述方法是采用上述方法中任一所述的一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量装置实现的，包括以下步骤：步骤S1，第一多光谱红外光源单元和第二多光谱红外光源单元将红外激光分别发送到衰减片单元，衰减片单元将红外激光中的散射光去除后，红外激光进入到波片单元中进行改变红外激光的质量，波片单元将红外激光发送到偏振片单元，通过调节偏振片单元的参数得到多角度的红外偏振激光后，偏振片单元将多角度的红外偏振激光发送到声光调制器单元；步骤S2，声光调制器单元减少多角度的红外偏振光激光的噪音出现后，声光调制器单元将多角度的红外偏振光激光发送到合束镜单元进行合束，再经过光纤放大器单元进行信号放大，光纤放大器单元将红外激光发送到分束镜单元进行分束，一束红外激光发送到接收端探测器单元进行信号采集，另一束红外激光发送到激光扩束装置进行扩束后进入
到大气环境装置中；步骤S3，红外激光经过大气环境装置反射后进入到望远镜单元中，望远镜单元将红外激光发送到准直光学单元进行准直后，再经过分束镜单元进行分束后，红外激光分别进入第一聚焦光学单元和第二聚焦光学单元进行聚焦；步骤S4，第一聚焦光学单元将红外激光发送到接收端探测器单元进行信号采集，将该信号与分束镜单元发送的信号进行计算对比，第二聚焦光学单元将红外激光发送到监测端探测器单元进行信号采集；步骤S5，接收端探测器单元和监测端探测器单元分别将采集到的信号发送到A/D转换器单元进行数据转换后，高性能工作站单元反演出多角度的红外偏振光激光的二氧化碳浓度数据；步骤S6，通过激光器控制和监测单元控制二维转台单元改变红外激光发射角度后，重复步骤S1至步骤S5的操作，直至红外激光的所有角度均完成二氧化碳浓度测量，则获得最终的二氧化碳浓度数据。
[0015]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述多角度的红外偏振激光包括0
°
、45
°
、90
°
和135
°
的红外偏振激光。
[0016]本专利技术解决了现有技术缺少能够应用于检测二氧化碳浓度的偏振测量装置的问题。具体有益效果包括：1、本专利技术所述的一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量装置，基于红外偏振探测技术可以准确测量大气中的二氧化碳浓度，在红外范围内通过多角度的红外偏振激光的加入减少红外激光在复杂大气中的传输的影响，提高了二氧化碳浓度测量装置10％的测量精度；2、本专利技术所述的一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量装置，聚焦光学单元将红外激光发送到接收端探测器单元进行信号采集，通过将该信号与分束镜单元发送的信号进行计算对比，能够实时比较红外激光损耗。
附图说明
[0017]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是具体实施方式所述的一种基于红外偏振光的二氧化本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量装置，其特征在于，所述装置包括多角度入射装置（1）、光路调制装置（2）、激光扩束装置（3）、大气环境装置（4）、望远装置（5）、激光接收装置（6）和显示与数据处理装置（7）；所述多角度入射装置（1）与光路调制装置（2）连接；所述光路调制装置（2）分别与激光扩束装置（3）和激光接收装置（6）连接；所述激光扩束装置（3）与大气环境装置（4）连接；所述大气环境装置（4）与望远装置（5）连接；所述望远装置（5）与激光接收装置（6）连接；所述激光接收装置（6）与显示与数据处理装置（7）连接；所述显示与数据处理装置（7）与多角度入射装置（1）连接。2.根据权利要求1所述的一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量装置，其特征在于，所述多角度入射装置（1）包括衰减片单元（13）、波片单元（14）、偏振片单元（15）和二维转台单元（16）；所述二维转台单元（16）与衰减片单元（13）连接；所述衰减片单元（13）与波片单元（14）连接；所述波片单元（14）与偏振片单元（15）连接。3.根据权利要求2所述的一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量装置，其特征在于，所述二维转台单元（16）包括第一多光谱红外光源单元（11）和第二多光谱红外光源单元（12）；所述第一多光谱红外光源单元（11）与第二多光谱红外光源单元（12）连接；所述第一多光谱红外光源单元（11）和第二多光谱红外光源单元（12）均与衰减片单元（13）连接。4.根据权利要求1所述的一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量装置，其特征在于，所述光路调制装置（2）包括声光调制器单元（21）、合束镜单元（22）、光纤放大器单元（23）、分束镜单元（24）和数字合成器单元（25）；所述数字合成器单元（25）与声光调制器单元（21）连接；所述声光调制器单元（21）分别与多角度入射装置（1）中的波片单元（15）和合束镜单元（22）连接；所述合束镜单元（22）与光纤放大器单元（23）连接；所述光纤放大器单元（23）与分束镜单元（24）连接；所述分束镜单元（24）与激光扩束装置（3）连接。5.根据权利要求1所述的一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量装置，其特征在于，所述望远装置（5）包括望远镜单元（51）、准直光学单元（52）、分束镜单元（53）、第一聚焦光学单元（54）和第二聚焦光学单元（55）；所述望远镜单元（51）一端与大气环境装置（4），另一端与准直光学单元（52）连接；所述准直光学单元（52）与分束镜单元（53）连接；所述分束镜单元（53）分别与第一聚焦光学单元（54）和第二聚焦光学单元（55）连接。6.根据权利要求1所述的一种基于红外偏振光的二氧化碳浓度测量装置，其特征在于，所述激光接收装置（6）包括接收端探测器单元（61）和监测端探测器单元（62）；
所述接收端探测器单元（61）与光路调制装置（2）中的分束镜单元（24）连接；所述接收端探测器单元（61）与望远装置（5）中的第一聚焦光学单元（54）连接；所述监测端探测器单元（62）与望远装置（5）中的第二聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：付强，罗凯明，杨威，张月，张肃，战俊彤，段锦，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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