[发明专利]基于相位微扰测量大气吸收系数的装置及方法无效
申请号: | 201010586668.0 | 申请日: | 2010-12-14 |
公开(公告)号: | CN102128792A | 公开(公告)日: | 2011-07-20 |
发明(设计)人: | 邵士勇;梅海平;肖树妹;饶瑞中 | 申请(专利权)人: | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 |
主分类号: | G01N21/17 | 分类号: | G01N21/17 |
代理公司: | 安徽合肥华信知识产权代理有限公司 34112 | 代理人: | 余成俊 |
地址: | 230031 *** | 国省代码: | 安徽;34 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 相位 测量 大气 吸收系数 装置 方法 | ||
1.一种基于相位微扰测量大气吸收系数的装置,包括有储样管,其特征在于:所述储样管的前、后端分别设有样品入、出口,所述的样品入口与储样管的接合处设有滤网,根据所测样品所含粒子的大小更换不同目数的滤网,所述的样品出口处安装有抽气泵;所述储样管的前端设有入光口并安装有机械补偿变焦距系统,所述的机械补偿变焦距系统将波长在400~1000nm内的激光束转变为直径30mm的平行光束,所述入光口的外侧设有激光光源,所述储样管的后端设有出光口并安装有消光管;包括有光纤干涉仪,所述光纤干涉仪具有测量臂和参考臂,测量臂的两个端口伸入到所述储样管内且其间隔略大于光束直径。
2.一种基于相位微扰测量大气吸收系数的方法,其特征在于:其具体包括以下步骤:
(1)、校正光纤干涉仪的测量臂端口位置,使其能够接收能量达到极大值,从而实现测量臂端口的严格对准;
(2)、在储样管的样品出入口封闭的情况下,储样管内部大气可视为静止大气,通过调节光纤干涉仪处于Q点;
(3)、选定能量已知的激光光源,反复调节机械补偿变焦距系统,直至获得符合要求的最佳平行光束,然后将光束直径约束为30mm,并使得光束轴心线与储样管的轴心线重合,光束在通过储样管后全部通过出光孔进入消光管;
(4)、关闭激光光源,打开样品出入口,根据待测大气选择合适目数的滤网并保证其干净,开启样品出口处的抽气泵;抽气泵的抽速为3,2分钟内即可置换储样管内的所有大气为环境大气;
(5)、关闭抽气泵,密封样品入口,再次微调光纤干涉仪Q点至最佳;
(6)、开启激光光源,大气吸收系数会在短暂的时间内迅速上升,选择曲率降为初始曲率的 点作为吸收系数的测量值,此时吸收的热量已开始扩散,不可再等效为等压过程;
(7)、关闭激光光源,等待光纤干涉仪回到初始值且平稳后,重复4次步骤6,总的测量时间实验估算值在1分钟以内;
(8)、如果在上述测量过程中,某一次的测量数据出现明显偏离,则再次重复测量,最少有5次测量值较为接近为止;
(9)、求得上述5次测量的平均值,作为待测大气的吸收系数;
(10)、更换其他波长的激光束,按照上述步骤操作,总结不同波长之间的规律;
(11)、上述10个步骤构成大气吸收系数的静态测量,开启样品入口,重新启动抽气泵并一直运行,重复步骤6,所测值形成与测量时间的谱图,此过程为大气吸收系数的动态测量。
3.根据权利要求1所述的基于相位微扰测量大气吸收系数的装置,其特征在于:所述储样管的内径为80mm,长度为1000mm;所述样品入口的内径为30mm,它的中轴线距A端面30mm,所述样品出口的的内径为15mm,它的中轴线距B端面15mm。
4.根据权利要求1所述的基于相位微扰测量大气吸收系数的装置,其特征在于:在非实验条件下,所述的样品入口和样品出口均处于封闭状态。
5.根据权利要求1所述的基于相位微扰测量大气吸收系数的装置,其特征在于:所述的机械补偿变焦距系统为两个移动组元的正组补偿变焦系统,包括补偿组、后固定组、变倍组和前固定组。
6.根据权利要求1所述的基于相位微扰测量大气吸收系数的装置,其特征在于:所述的储样管采用铸铝制成,保持储样管内表面的粗糙并做发黑处理,单位时间内储样管的进样量小于储样管体积,所述的储样管可近似视为缓冲池,即新进样品的流动对储样管内已有待测样品的影响较小。
7.根据权利要求2所述的基于相位微扰测量大气吸收系数的方法,其特征在于:对大气吸收系数可以静态检测,也可以动态检测,静态检测为误差范围内5次测量结果的平均,更换不同波长的激光束,考察吸收系数和波长之间的关系,动态检测为考察大气吸收系数随时间的变化规律。
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