[发明专利]一种短波红外CH4遥测成像装置

说明书

本发明公开了一种短波红外CH4遥测成像装置，包括高精度二维扫描转台、置于高精度二维扫描转台上的双通道测量单元、高灵敏度CMOS紫外感光元件、可见视频元件、电脑控制系统；电脑控制系统驱动控制高精度二维扫描转台对目标观测区域进行高精度扫描；双通道测量单元接收目标区域的散射太阳光后分别进入到高灵敏度CMOS紫外感光元件和可见视频元件中，高灵敏度CMOS紫外感光元件和可见视频元件将信息进行模数转换后送入计算机中进行处理并利用最小二乘法解析出CH4的浓度信息，双通道测量单元内安装GPS定位系统，用于获取装置地理位置等信息，GPS定位系统通过USB数据线与计算机通讯。本发明可以实现对大气及排放源CH4浓度分布的成像遥测。

技术领域

本发明涉及光学测量方法领域，尤其涉及一种短波红外CH4遥测成像装置。

背景技术

CH4是重要的温室气体，在全球变暖的温室效应中扮演着重要角色。CH4气体的监测技术经历了最初的现场采样、实验室分析，到现场在线监测以及近年来的新型光学遥测技术的发展过程。光学遥测技术能够实现现场非接触、实时在线的连续测量，并且遥测更能反映整个大气层CH4的浓度分布及变化情况。

目前用于CH4气体遥测的主要方法有：激光雷达(LIDAR)、傅里叶光谱仪(FTS)等，而用于测量CH4全球分布的设备主要为卫星搭载设备(如SCIAMACHY)。对于激光雷达设备，虽然能够给出CH4的垂直分布，但是系统复杂，成本高，且测量波段受激光器波长的限制，对激光器要求高；傅里叶光谱仪也能遥测CH4的浓度分布，但是同样成本很高，设备复杂。

据此，目前急需一种系统结构简单、能够实时获得浓度分布结果及空间分布信息、并可有效提高对CH4排放的探测精度的短波红外CH4遥测成像装置，解决了目前CH4泄露、排放等遥测手段缺乏的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种系统结构简单、能够实时获得浓度分布结果及空间分布信息、并可有效提高对CH4排放的探测精度的短波红外CH4遥测成像装置。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种短波红外CH4遥测成像装置，包括高精度二维扫描转台、置于高精度二维扫描转台上的双通道测量单元、高灵敏度CMOS紫外感光元件、可见视频元件、电脑控制系统；所述电脑控制系统驱动控制高精度二维扫描转台对目标观测区域进行高精度扫描；所述双通道测量单元接收目标区域的散射太阳光后分别进入到高灵敏度CMOS紫外感光元件和可见视频元件中，所述高灵敏度CMOS紫外感光元件和可见视频元件将信息进行模数转换后送入计算机中进行处理并利用最小二乘法解析出CH4的浓度信息，所述双通道测量单元内安装GPS定位系统，用于获取装置地理位置等信息，GPS定位系统通过USB数据线与计算机通讯。

作为本发明的优选方式之一，所述双通道测量单元采用同轴设计，用于同步获得目标区域可见图像和CH4浓度分布信息，并进行图形融合。

作为本发明的优选方式之一，所述的双通道测量单元包括紫外探测通道和可见光探测通道，所述紫外探测通道沿光通过路径上依次设置有滤波片、第二聚焦透镜、第二准直透镜、法布里珀罗干涉仪、高灵敏度CMOS紫外感光元件；所述可见光探测通道沿光通过路径上依次设置有第三聚焦透镜、第三准直透镜、可见视频元件。

作为本发明的优选方式之一，所述可见视频元件接收光的具体路径为：望远镜接收的太阳光经前置滤波器滤波后进入第一聚焦透镜、第一准直透镜入射至分光镜，分光镜将部分经过滤波后的太阳光反射至离轴抛物面反射镜，离轴抛物面反射镜反射至可见光探测通道，经第三聚焦透镜、第三准直透镜后被可见视频元件接收；

所述高灵敏度CMOS紫外感光元件接收光的具体路径为：分光镜将其余经过滤波后的太阳光透射至紫外探测通道，先后经过经滤波片、第二聚焦透镜、第二准直透镜、法布里珀罗干涉仪，经法布里珀罗干涉仪优化选择使存在CH4吸收波段的太阳光通过法布里珀罗干涉仪后反射至高灵敏CMOS紫外感光元件。