本发明专利技术提供了一种用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪，包括：指向系统，用于指向观察端口，获取原始光学信息；探测成像系统，与指向系统的输出端光路连接，用于将原始光学信息导入并得到图像信息；电控系统，与探测成像系统电性连接，用于获取探测成像系统输出的图像信息；黑体校准源和热校准源，分别与指向系统的输入端光路连接，并与电控系统电性连接，用于为指向系统提供校准信号。该设备可以减少到达探测仪的热辐射量和噪声信号，提高设备的信噪比，更好的获取大气痕量的信号。号。号。
【技术实现步骤摘要】
用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪
[0001]本专利技术涉及大气痕量气体检测
，尤其涉及用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪。
技术介绍
[0002]大气痕量气体，是大气中除了氮、氧、氩和二氧化碳以外的其他，由于含量极低，因此得名。大气痕量气体是大气中浓度低于10
‑6的粒种的统称，具体包括CO、N2O、SO2、O3、NO、NO2、CH4、NH3、H2S、卤化物和有机化物等气体，有一部分是天然产生，有一部分是人类生产生活产生。这些痕量气体参与大气循环，其分布既对气候的变化敏感，又是气候变化的驱动因素。因此对大气痕量气体的观测，对预测大气活动和气候至关重要。
[0003]为了对大气痕量气体进行分析，需要借助红外成像的傅里叶变换光谱仪，简称FTS。但是FTS容易受到热背景的噪声信号影响，FTS的光学组件受热辐射影响也较大。因此，有必要提供一种可以减少热背景噪声和热辐射影响的球载成像傅里叶变换光谱仪。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种可消除噪声影响与热辐射影响的、用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪，包括：
[0006]指向系统(1)，用于指向观察端口，获取原始光学信息；
[0007]探测成像系统(2)，与指向系统(1)的输出端光路连接，用于将原始光学信息导入并得到图像信息；
[0008]电控系统(3)，与探测成像系统(2)电性连接，用于获取探测成像系统(2)输出的图像信息；
[0009]黑体校准源(4)和热校准源(5)，分别与指向系统(1)的输入端光路连接，并与电控系统(3)电性连接，用于为指向系统(1)提供校准信号。
[0010]在以上技术方案的基础上，优选的，所述指向系统(1)包括旋转圆柱体(11)和指向镜(12)，旋转圆柱体(11)的表面的不同位置设置有第一窗口(100)、第二窗口(200)和第三窗口(300)，旋转圆柱体(11)的中心轴与第一窗口(100)、第二窗口(200)或者第三窗口(300)的中心轴正交设置；第二窗口(200)与黑体校准源(4)的输出端连通，第三窗口(300)与热校准源(5)的输出端连通；所述第一窗口(100)为常开设置，第二窗口(200)和第三窗口(300)选择性的开启；第一窗口(100)用于将大气场景的光导入指向镜(12)。
[0011]优选的，所述探测成像系统(2)包括腔体(21)、FTS、光学器件(22)和探测器(23)；腔体(21)内顺次且间隔的设置有FTS、光学器件(22)和探测器(23)，FTS的输入端与指向镜(12)的输出端光路连接，FTS的输出端与光学器件(22)的输入端光路连接，光学器件(22)的输出端与探测器(23)的输入端光路连接；探测器(23)的输出端与电控系统(3)电性连接；所
述FTS对接收的原始光学信息，基于光的相干原理，产生一个强度按照余弦形式变化的信号，并经过光学器件(22)被探测器(23)接收，由探测器(23)根据FTS中央干涉条纹的光强变化生成干涉图像。
[0012]进一步优选的，所述腔体(21)为杜瓦瓶，腔体(21)内部被冷却至77K并保持该温度不变。
[0013]进一步优选的，所述FTS内部设置有与其输入端正对的第一平面反射镜(24)、位于第一平面反射镜(24)的光轴的法线方向的第二平面反射镜(25)，光学器件(22)和探测器(23)与第二平面反射镜(25)正对设置；第一平行光板(26)和第二平行光板(27)平行且间隔的设置在第一平面反射镜(24)的光轴上，第一平行光板(26)还与第二平面反射镜(25)和探测器(23)呈45
°
夹角；第一平行光板(26)的分光面上涂覆有半反半透膜；第二平面反射镜(25)的位置固定，第一平面反射镜(24)沿着自身光轴移动。
[0014]更进一步优选的，所述电控系统(3)包括成像采集单元(31)、飞控电脑(32)、FTS控制器(33)和控制单元(34)，成像采集单元(31)的输入端与探测器(23)的输出端电性连接，成像采集单元(31)的输出端分别与飞控电脑(32)的输入端和FTS控制器(33)的反馈输入端电性连接，FTS控制器(33)的输出端与FTS电性连接，飞控电脑(32)的输出端还与控制单元(34)的输入端电性连接，控制单元(34)的输出端还与指向系统(1)、黑体校准源(4)和热校准源(5)电性连接；成像采集单元(31)获取探测器(23)输出的干涉图像，并将干涉图像分别发送给飞控电脑(32)和FTS控制器(33)，FTS控制器(33)选择性的驱动第一平面反射镜(24)移动；飞控电脑(32)用于将干涉图时间与干涉图像同步并存储，控制单元(34)选择性的开启第二窗口(200)和/或第三窗口(300)，并启动黑体校准源(4)和/或热校准源(5)。
[0015]再进一步优选的，所述飞控电脑(32)为定制的基于PC
‑
104总线的计算机。
[0016]进一步优选的，所述光学器件(22)为汇聚透镜。
[0017]进一步优选的，所述探测器(23)为阵列式探测器。
[0018]优选的，所述指向镜(12)表面设置有镀金层。
[0019]本专利技术提供的用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪，相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0020](1)本方案通过腔体消除了过多的热背景噪声带来的污染信号，还能消除系统中的光学组件的热辐射，有利于提高痕量气体探测的效果；
[0021](2)指向镜的镀金层对于红外波段有着极高的反射率，增强镜面的红外线反射能力，有利于探测较远的痕量气体的信号。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪的框架结构图；
[0024]图2为本专利技术用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪的指向系统的
一种结构的半剖前视图；
[0025]图3为本专利技术用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪的探测成像系统的一种结构框图；
[0026]图4为本专利技术用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪的探测成像系统的半剖前视图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪，其特征在于，包括：指向系统(1)，用于指向观察端口，获取原始光学信息；探测成像系统(2)，与指向系统(1)的输出端光路连接，用于将原始光学信息导入并得到图像信息；电控系统(3)，与探测成像系统(2)电性连接，用于获取探测成像系统(2)输出的图像信息；黑体校准源(4)和热校准源(5)，分别与指向系统(1)的输入端光路连接，并与电控系统(3)电性连接，用于为指向系统(1)提供校准信号。2.根据权利要求1所述的用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述指向系统(1)包括旋转圆柱体(11)和指向镜(12)，旋转圆柱体(11)的表面的不同位置设置有第一窗口(100)、第二窗口(200)和第三窗口(300)，旋转圆柱体(11)的中心轴与第一窗口(100)、第二窗口(200)或者第三窗口(300)的中心轴正交设置；第二窗口(200)与黑体校准源(4)的输出端连通，第三窗口(300)与热校准源(5)的输出端连通；所述第一窗口(100)为常开设置，第二窗口(200)和第三窗口(300)选择性的开启；第一窗口(100)用于将大气场景的光导入指向镜(12)。3.根据权利要求2所述的用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述探测成像系统(2)包括腔体(21)、FTS、光学器件(22)和探测器(23)；腔体(21)内顺次且间隔的设置有FTS、光学器件(22)和探测器(23)，FTS的输入端与指向镜(12)的输出端光路连接，FTS的输出端与光学器件(22)的输入端光路连接，光学器件(22)的输出端与探测器(23)的输入端光路连接；探测器(23)的输出端与电控系统(3)电性连接；所述FTS对接收的原始光学信息，基于光的相干原理，产生一个强度按照余弦形式变化的信号，并经过光学器件(22)被探测器(23)接收，由探测器(23)根据FTS中央干涉条纹的光强变化生成干涉图像。4.根据权利要求3所述的用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述腔体(21)为杜瓦瓶，腔体(21)内部被冷却至77K并保持该温度不变。5.根据权利要求4所述的用于大气痕量气体分析的球载成像傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述FTS内部设置有与其输...
【专利技术属性】
技术研发人员：石斌，张俊平，张宝刚，
申请(专利权)人：华夏创维北京安全防范技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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