光纤式卡塞格林望远镜结构的空气差分吸收光谱测量系统技术方案

一种光纤式卡塞格林望远镜结构的空气差分吸收光谱测量系统，涉及差分吸收光谱空气质量监测系统。本实用新型专利技术测量系统包括点光源、卡塞格林望远镜和光谱仪，还包括发射光纤和接收光纤束。点光源发出的光谱耦合到发射光纤，由光纤射出后，经卡塞格林望远镜内的椭球面和抛物球面反射镜成为平行光，到达角锥棱镜后被沿原方向反射，再次经两个反射镜聚焦进入接收光纤，最后经接收光纤另一端出射后导入光谱仪进行光谱检测。该系统与现有DOAS系统相比，采用一台卡塞格林望远镜即可同时实现收发光谱，简化了系统结构，利于仪器调整和对中。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

光纤式卡塞格林望远镜结构的空气差分吸收光谱测量系统
本专利技术涉及一种差分吸收光谱空气质量监测系统，尤其是测量空气中痕量气体的监测系统。
技术介绍
目前，采用线采样仪器可实现空气质量的连续自动监测，利用差分吸收光谱技术 (DOAS)可实现大范围、多组份、连续实时在线监测环境空气中的污染物。这种方法与点式采样仪器相比，点式采样只能了解监测点采样空间的大气污染情况以及采样时段内的平均状况，时空代表性较差，并且可测空气污染物组份较少。因此，采用DOAS技术的监测结果比单点监测更具有代表性。DOAS技术是当前空气质量污染指标常规在线监测技术的发展方向。目前广泛采用的DOAS系统一般基于Cassegrain望远镜和牛顿望远镜的混合结构。在这种结构中，由氙灯发出的光谱经牛顿式望远镜的两个反射镜后成为平行光出射，经过几百米甚至数千米的光程，由位于另一端的角锥棱镜反射后经卡塞格林望远镜的两个反射镜聚焦后经光纤传输，由光谱仪探测得到吸收光谱。这种结构比较复杂，体积庞大，调整困难。也有研究者采用其它的主动或被动式的DOAS结构，但未能有效减小仪器体积和简化调整及操作。在实际测量中带来了较大困难，尤其不适于野外便携式测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有DOAS系统结构复杂、体积庞大，调整困难的问题，提供一种光纤收发一体式空气差分吸收光谱测量系统。本专利技术提供的光纤式卡塞格林望远镜结构的空气差分吸收光谱测量系统，包括点光源、发射光纤、接收光纤、卡塞格林望远镜、耦合透镜和光谱仪。点光源发出的光谱首先耦合到发射光纤束中；发射光纤的出射端位于卡塞格林望远镜的焦点上；发射光经发射光纤的出射端射出后，经卡塞格林望远镜内的抛物面反射镜和椭球面反射镜反射，成为平行光， 通过一段开放的大气，到达卡塞格林望远镜光程另一端的角锥棱镜，经角锥棱镜反射后，携带大气中污染气体信息沿原方向返回；接收光纤的入射端也位于卡塞格林望远镜的焦点， 被反射回来的光线再次经卡塞格林望远镜的两个反射面聚焦进入接收光纤入射端，由另一端出射后导入光谱仪进行光谱检测。所述的结构采用一台卡塞格林望远镜即可实现测量。所述的发射光纤的出射端和接收光纤的入射端位于卡塞格林望远镜的焦点上。本专利技术的优点和积极效果本专利技术提供的光纤式卡塞格林望远镜结构的空气差分吸收光谱测量系统，光谱收发采用光纤传光，发射光纤的出射端和接收光纤的入射端均位于卡塞格林望远镜的焦点位置，采用一台卡塞林望远镜即可同时实现发射和接收光，体积小、结构简单、调整方便，尤其适合便携式测量。附图说明图1是本专利技术实施例1提供的光纤式卡塞格林望远镜结构的空气差分吸收光谱测量系统示意图。具体实施方式实施例1图1所示为本实施例提供的光纤式卡塞格林望远镜结构的空气差分吸收光谱测量系统。该系统包括点光源1、卡塞格林望远镜望远镜、角锥棱镜、光谱仪(光谱仪在图中未画出)。其中卡塞格林望远镜包括抛物面反射镜8和椭球面反射镜10。该系统还包括发射光纤4和接收光纤5，这两个光纤束中，发射光纤的出射端6和接收光纤的入射端7位于卡塞格林望远镜的焦点上。检测时，由氙灯1发出的光谱经透镜2耦合后首先进入发射光纤4的入射端3，由发射光纤4的出射端6射出，经望远镜内的椭球面反射镜10和抛物面反射镜8反射后成为平行光，通过一段开放的大气，到达卡塞格林望远镜光程另一端的角锥棱镜11被反射，携带大气中污染气体信息的沿原方向返回，再次经卡塞格林望远镜内的抛物面反射镜8和椭球面反射镜10聚焦进入接收光纤5的入射端7，经接收光纤5的另一端9出射后导入光谱仪进行光谱分析。光谱仪根据气体的特征吸收光谱可反演得到空气中痕量气体的浓度。权利要求1. 一种光纤式卡塞格林望远镜结构的空气差分吸收光谱测量系统，该系统包括点光源、发射光纤、接收光纤、卡塞格林望远镜、耦合透镜和光谱仪，其特征在于，点光源发出的光谱首先耦合到发射光纤束中；发射光纤的出射端口位于卡塞格林望远镜的焦点上；发射光经发射光纤的出射端射出后，经卡塞格林望远镜内的抛物面反射镜，成为平行光，通过一段开放的大气，到达卡塞格林望远镜光程另一端的角锥棱镜，然后被沿原方向反射，携带大气中污染气体信息的反射光沿原方向返回；接收光纤的入射端口也位于卡塞格林望远镜的焦点，被反射回来的光线再次经卡塞格林望远镜的两个反射面聚焦进入接收光纤入射端， 由另一端出射后导入光谱仪进行光谱检测。专利摘要一种光纤式卡塞格林望远镜结构的空气差分吸收光谱测量系统，涉及差分吸收光谱空气质量监测系统。本技术测量系统包括点光源、卡塞格林望远镜和光谱仪，还包括发射光纤和接收光纤束。点光源发出的光谱耦合到发射光纤，由光纤射出后，经卡塞格林望远镜内的椭球面和抛物球面反射镜成为平行光，到达角锥棱镜后被沿原方向反射，再次经两个反射镜聚焦进入接收光纤，最后经接收光纤另一端出射后导入光谱仪进行光谱检测。该系统与现有DOAS系统相比，采用一台卡塞格林望远镜即可同时实现收发光谱，简化了系统结构，利于仪器调整和对中。文档编号G01N21/31GK202083627SQ201120166360公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日专利技术者徐可欣, 耿晓娟, 陈文亮, 魏永杰 申请人:天津同阳科技发展有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光纤式卡塞格林望远镜结构的空气差分吸收光谱测量系统，该系统包括点光源、发射光纤、接收光纤、卡塞格林望远镜、耦合透镜和光谱仪，其特征在于，点光源发出的光谱首先耦合到发射光纤束中；发射光纤的出射端口位于卡塞格林望远镜的焦点上；发射光经发射光纤的出射端射出后，经卡塞格林望远镜内的抛物面反射镜，成为平行光，通过一段开放的大气，到达卡塞格林望远镜光程另一端的角锥棱镜，然后被沿原方向反射，携带大气中污染气体信息的反射光沿原方向返回；接收光纤的入射端口也位于卡塞格林望远镜的焦点，被反射回来的光线再次经卡塞格林望远镜的两个反射面聚焦进入接收光纤入射端，由另一端出射后导入光谱仪进行光谱检测。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏永杰，耿晓娟，陈文亮，徐可欣，
申请(专利权)人：天津同阳科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12