[发明专利]非同轴光路的大气成分超光谱测量系统

权利要求书

1.一种非同轴光路的大气成分超光谱测量系统，其特征在于，发射端和接收端可分别单独调节光路角度，从而实现对测量光路的精确调节；包括由光源、光纤和三块反射镜组成的测量光路系统，以及由光谱仪、计算机和光路调节控制器组成的分析和控制系统；其中：

所述测量光路系统中，光源、第一反射镜、第三反射镜和光纤的接收端位于光路的一端，构成发射和接收光路系统；第二反射镜位于光路的另一端，其与发射和接收光路端之间的距离为10-1000米；

所述光源位于第一反射镜的焦平面上；光源和第一反射镜构成一个独立的发射腔室；光纤的入射端位于第三反射镜的焦点位置，第三反射镜和光纤的入射端构成一个独立的接收腔室；接收腔室与发射腔室之间用隔板隔开；作为反射光源的第一反射镜的光轴和作为汇聚反射光的第三反射镜的光轴非同轴，即两者之间有一个夹角，构成本非同轴光路系统；

所述光纤的出射端连接光谱仪，光谱仪与计算机连接；光路调节控制器分别于发射腔室和计算机连接；光谱仪将入射到其狭缝的光经过光栅分光后，色散成光谱照射到其自带的CCD探测器上，CCD探测器将光谱信号转变成数字信号后通过USB连接线传输到计算机，计算机利用光谱分析软件对光谱信号进行分析，计算出光谱信号里所包含的大气吸收成分和相应的浓度，并且将光谱信号存储在计算机上；光路调节控制器连接计算机和第一反射镜的微调控制电机，计算机发出的调节指令通过光路调节控制器后，转变为相应的微调控制电机的转动步数发给控制电机，控制电机则根据接收到的转动步数转动相应的角度，从而实现第一反射镜的角度微调。

2.根据权利要求1所述的非同轴光路的大气成分超光谱测量系统，其特征在于，第一反射镜和第三反射镜为凹面球面反射镜，第二反射镜为平面反射镜。

3.根据权利要求2所述的非同轴光路的大气成分超光谱测量系统，其特征在于，第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜均可进行独立的水平和俯仰角度调节，以控制光路方向，当调节他们当中任何一个的角度时，最后汇聚到光纤入射端的光斑位置均会发生变化。

4.根据权利要求3所述的非同轴光路的大气成分超光谱测量系统，其特征在于，第一反射镜的光轴和第三反射镜的光轴之间的夹角为0.01到1.2度之间。

5.根据权利要求4所述的非同轴光路的大气成分超光谱测量系统，其特征在于，所述三块反射镜中，至少一个反射镜设计成可远程调节的结构。

6.根据权利要求1-5之一所述的非同轴光路的大气成分超光谱测量系统，其特征在于，测量光路系统光路如下：光源发出的光首先照射到第一反射镜，经反射后变成平行光射向光路另一端的第二反射镜，第二反射镜将入射的光反射到第三反射镜，到达第三反射镜的光被汇聚后聚焦在光纤的入射端，再经光纤传播照射到光谱仪的入射狭缝，经光谱仪分光探测后，光谱信号经USB线传输到计算机上进行分析和存储。