[发明专利]基于光谱法的船舶尾气二氧化硫紫外成像定标装置及方法

权利要求书

1.基于光谱法的船舶尾气二氧化硫紫外成像定标方法，所述定标方法利用基于光谱法的船舶尾气二氧化硫紫外成像定标装置来实现，所述定标装置包括数据处理与显示单元、信号通道的紫外成像装置、参考通道的紫外成像装置、以及中间光谱通道的光谱接收装置；其中，

信号通道的紫外成像装置包括第一光学接收镜头（1）、第一滤光片（4）、和第一紫外SO₂相机（5）；

参考通道的紫外成像装置包括第二光学接收镜头（3）、第二滤光片（6）、和第二紫外SO₂相机（7）；

第一光学接收镜头（1）的输出光路中依次同轴安装第一滤光片（4）及第一紫外SO₂相机（5），

第二光学接收镜头（3）的输出光路中依次同轴安装第二滤光片（6）及第二紫外SO₂相机（7），

中间光谱通道的光谱接收装置包括光谱光学接收镜头（2）、接收光纤（9）、和光谱仪（10），

光纤转换接头（8）设置在光谱光学接收镜头（2）与接收光纤（9）之间并与接收光纤（9）连接，接收光纤（9）与光谱仪（10）连接，

数据处理与图像显示单元包括数据采集模块（11）、数据处理模块（12）和显示模块（13），

第一紫外SO₂相机（5）、第二紫外SO₂相机（7）、光谱仪（10）的数据输出端分别连接到数据采集模块（11）的数据输入端，数据采集模块（11）的数据输出端连接到数据处理模块（12）的数据输入端，数据处理模块（12）的数据输出端连接到显示模块（13）的数据输入端；

其特征在于，所述定标方法包括以下步骤：

步骤1、将第一光学接收镜头（1）、第二光学接收镜头（3）和光谱光学接收镜头（2）的视场中央对准船舶排放的烟气烟羽周围的天空背景，并分别由第一紫外SO₂相机（5）和第二紫外SO₂相机（7）对天空背景进行成像，分别获得信号通道背景图像和参考通道背景图像，同时光谱仪（10）采集不掺杂船舶排放的烟气烟羽的太阳散射光谱；

将第一光学接收镜头（1）和第二光学接收镜头（3）的视场中央调整到对准船舶排放的烟气烟羽，分别由第一紫外SO₂相机（5）和第二紫外SO₂相机（7）对烟气烟羽成像，分别获得信号通道信号图像和参考通道信号图像，

数据采集模块（11）对信号通道背景图像、参考通道背景图像、信号通道信号图像、参考通道信号图像和太阳散射光谱进行采集并传送给数据处理模块（12）；

步骤2、数据处理模块（12）中，信号通道背景图像、参考通道背景图像、 信号通道信号图像和参考通道信号图像根据以下公式获得参考通道光学厚度图像和信号通道光学厚度图像，

其中，和分别为信号通道信号图像和信号通道背景图像， 和分别为参考通道信号图像和参考通道背景图像，为沿第一紫外SO₂相机（5）的视线方向穿过烟气烟羽的厚度，为光透过第一滤光片（4）的波长范围300nm～320nm，为光透过第二滤光片（6）的波长范围320nm～340nm；；

将信号通道光学厚度图像减去参考通道光学厚度图像获得SO₂光学厚度图像，

步骤3、数据处理模块（12）中，将太阳散射光谱同第一滤光片（4）的透过率曲线进行卷积获得信号通道光学厚度曲线，将太阳散射光谱同第二滤光片（6）的透过率曲线进行卷积获得参考通道光学厚度曲线，SO₂定标曲线为信号通道光学厚度曲线减去参考通道光学厚度曲线，

步骤4、数据处理模块（12）中，通过SO₂光学厚度图像和SO₂定标曲线计算SO₂气体浓度，并将SO₂气体浓度发送到显示模块（13），

步骤5、显示模块（13）显示船舶排放的烟气烟羽的SO₂气体浓度。