[发明专利]一种散射光被动差分吸收光谱多轴扫描装置

说明书

本发明公开了一种散射光被动差分吸收光谱多轴扫描装置，包括望远镜高度扫描机构，相机高度扫描机构，方位扫描机构及望远镜接收系统。望远镜高度扫描机构出射窗口和相机高度扫描机构出射窗口分别与方位扫描箱体望远镜入射窗口和相机入射窗口同轴相连；望远镜高度扫描机构出射光轴和相机高度扫描机构出射光轴分别与方位扫描机构望远镜入射光轴和相机光轴同轴，且与高度转动轴同轴；方位扫描机构安装在望远镜接收系统上方，其出射窗口与望远镜接收系统入射窗口同轴相连，其出射光轴与接收望远镜光轴同轴，且与方位扫描机构转动轴同轴。本发明具有安装简单、造价低及扫描精度高的特点，可广泛应用于对流层大气污染物自动监测中。

技术领域

本发明属于差分吸收光谱技术领域，具体涉及一种散射光被动差分吸收光谱多轴扫描装置。

背景技术

我国大气污染问题日趋严重，特别是区域性污染，及时准确获取区域污染信息是研究、控制区域污染的前提。差分吸收光谱技术作为一种光谱遥测方法，能够成功的测量平流层、对流层中痕量气体的整层柱密度，是全面监测和评估区域大气污染物状况的有效手段。采用散射光作光源的被动差分吸收光谱技术相比使用Xe灯、激光、LED等人工光源的主动差分吸收光谱技术，具有系统简单、监测范围大、成本低及易实现诸如星载、机载等平台搭载等优点，被广泛应用于对流层NO2、HCHO、BrO等痕量气体的监测中。

散射光被动差分吸收光谱技术最初是应用于地基和天顶方向的观测，用来测量平流层痕量气体，特别是对平流臭氧化学的研究做出重要贡献。1989年初，Schiller等人首次利用NASA DC8飞机搭载天顶散射光差分吸收光谱对北极地区0C10进行观测，机载平台将散射光差分吸收光谱观测拓展到一些人为观测不利的地区,如远海和极地等。为实现对较低高度角进行观测，实时地获取对流层痕量气体三维空间分布数据，对对流层痕量气体更为敏感的多轴差分吸收光谱技术近年来得到了很大的发展。

为实现多轴差分吸收光谱技术应用，并应对不同的观测环境，就需要多种类型的多轴差分吸收光谱仪器被研发试验。但目前现有技术中很少有关于采用散射光作为光源对对流层痕量气体三维空间分布的测量装置；同时，现有的由徐晋等人研制的用于反演对流层NO2的多轴差分吸收光谱系统及石鹏等人研制的测量对流层HCHO柱浓度的多轴差分吸收光谱系统，因其具有诸如不能记录天气情况且不能用于目标反射光差分吸收光谱的应用、光纤作影响光强的转动、不能用于雨天等恶劣环境下探测、线缆裸露在仪器外部影响线缆寿命等局限，故而不能广泛应用于各种不同的观测环境中。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的欠缺之处，提供一种安装简单、造价低、扫描精度高、可适用于雨天等恶劣环境、可记录天气情况并能用于目标反射光差分吸收光谱应用的散射光被动差分吸收光谱多轴扫描装置。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：一种散射光被动差分吸收光谱多轴扫描装置，包括望远镜高度扫描机构，相机高度扫描机构，方位扫描机构及望远镜接收系统；

所述望远镜高度扫描机构由望远镜高度扫描棱镜和望远镜高度扫描箱体组成，所述望远镜高度扫描棱镜置于望远镜高度扫描箱体中部，所述望远镜高度扫描机构入射窗口和望远镜高度扫描机构出射窗口分别与望远镜高度扫描机构入射光轴和望远镜高度扫描机构出射光轴垂直；所述望远镜高度扫描机构入射光轴和望远镜高度扫描机构出射光轴与望远镜高度扫描棱镜反射面夹角均为45°，并通过其中心点；

所述相机高度扫描机构由相机高度扫描棱镜和相机高度扫描箱体组成，所述相机高度扫描棱镜置于相机高度扫描箱体中部，所述相机高度扫描机构入射窗口和相机高度扫描机构出射窗口分别与相机高度扫描机构入射光轴和相机高度扫描机构出射光轴垂直；所述相机高度扫描机构入射光轴和相机高度扫描机构出射光轴与相机高度扫描棱镜反射面夹角均为45°，并通过其中心点；