[发明专利]开放光路式大气痕量气体红外检测装置

说明书

本发明属于气体检测技术领域，具体涉及一种开放光路式大气痕量气体红外检测装置，包括红外光束发射端和红外光束接收端；本发明利用球面反射镜组实现光束的扩束准直，通过扩大光束直径，确保红外光束接收端获取足够气体浓度定量分析需求的红外辐射信号强度，然后同样利用球面反射镜组将包含有待测组分吸收信息的光束汇聚成小直径的平行光以便干涉仪调制和红外探测器的接收、检测，即保证了测量的时效性，又确保了检测结果的准确、可靠性。另外本发明还提供了一种新的光路架设调试装置，该装置能够实现红外光束发射端和红外光束接收端之间的快速对光调试。

技术领域

本发明属于气体检测技术领域，具体涉及一种开放光路式大气痕量气体红外检测装置。

背景技术

大气污染是我国当前面临的重大问题之一，对环境空气进行连续在线监测、掌握污染气体排放、扩散及演变规律，实现精确溯源对于制定减排政策、评估减排方案、彻底解决大气污染问题具有重要意义。利用待测气体的“红外指纹”吸收特征进行光谱定量分析，从而获取待测气体浓度在气体在线检测领域具有重要应用。基于红外光谱技术的气体浓度检测分为抽取式检测和开放光路式检测两种方法，抽取式检测需将待测气体抽入样品池内，因此该方法只能进行点源检测，在开放光路式检测方法中红外辐射信号直接穿过待测区域。相比于抽取式检测方法，开放光路式检测可实现大范围的区域化检测。而开放光路式的区域化检测则对光学系统提出了更高的要求，需要简单、高效的光学系统来保证红外光谱检测系统稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用开放光路对大气进行检测的开放光路式大气痕量气体红外检测装置，以实现大气检测的立体化监测需求。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种开放光路式大气痕量气体红外检测装置，包括红外光束发射端和红外光束接收端；所述红外光束发射端包括红外光源、第一球面反射镜和第二球面反射镜，所述第一球面反射镜为凸面镜，第二球面反射镜为凹面镜，所述第一球面反射镜与第二球面反射镜相对设置，所述红外光源位于第二球面反射镜的背侧，所述红外光源与第一球面反射镜和第二球面反射镜的焦点位于同一直线上，所述第二球面反射镜的中心设有第一通光孔，红外光源发出的散射的红外光束穿过所述第一通光孔，并依次经过第一球面反射镜和第二球面反射镜的反射后扩束成准直的第一平行光束；所述红外光束接收端包括第三球面反射镜、第四球面反射镜、干涉仪和光谱仪，所述第三球面反射镜为凹面镜，第四球面反射镜为凸面镜，所述地三球面反射镜与第四球面反射镜相对设置，且第三球面反射镜与所述红外光束发射端射出的第一平行光束正对设置，所述干涉仪和光谱仪位于第三球面反射镜的背侧，所述第三球面反射镜的中心设有第二通光孔，所述红外光束发射端射出的第一平行光束依次经过第三球面反射镜和第四球面反射镜的反射后汇聚成直径小于第一平行光束的第二平行光束，第二平行光束穿过所述第二通光孔入射到干涉仪内，经干涉仪调制后的光束聚焦进入所述光谱仪的红外探测器内。

装置还包括校准光路，所述校准光路包括红外光束发射端安装的可见光准直光源，以及红外光束接收端安装的可见光接收标靶；可见光准直光源发射的准直可见光束与所述第一平行光束平行；所述可见光接收标靶包括第一靶心和第二靶心，所述第一靶心和第二靶心之间的连线与所述第三球面反射镜和第四球面反射镜焦点之间的连线平行；所述红外光束接收端整体安装在一个二轴转台上，该二轴转台的其中一轴竖直设置，另一轴水平并垂直于第三球面反射镜和第四球面反射镜焦点之间的连线设置，且两轴的轴心相交于所述的第一靶心。

所述第一靶心设置于第一靶面上，第二靶心设置于第二靶面上，所述第一靶面和第二靶面均垂直与第三球面反射镜和第四球面反射镜焦点之间的连线。

所述第一靶面位于第二靶面的前方，即第一靶面比第二靶面先接收到所述准直可见光束。

所述第一靶面为可拆卸式设置。

所述第一靶面由半透半反光材料制成。

所述第一靶面位于第二靶面的后方，即第二靶面比第一靶面先接收到所述准直可见光束。