[发明专利]车载污染气体距离分辨的目标光谱遥测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学遥感测量方法与装置，具体为一种车载污染气体距离分辨的目标光谱遥测装置及方法。

背景技术

在环境质量监测和大气化学研究中的一个重要问题是较高分辨的绘制出痕量气体时间和空间分布，而快速、灵活地绘制出具有较多机动车排放、高架源排放或复杂地形结构的地球低层污染气体具有距离分辨的水平、垂直分布更是挑战。

目前遥测低层污染气体浓度水平、垂直分布的方法主要有：激光雷达技术、长光程差分吸收光谱技术、被动差分吸收光谱技术等。激光雷达技术受到激光器波长的限制，不能进行多组分的同时测量，在探测低层污染气体的水平分布时，发出的激光具有一定的危险性且也不适用于气体的探测。长光程差分吸收技术需要人工光源，系统复杂，不适合于机动、灵活地探测低层污染气体的分布。被动差分吸收光谱技术一般更关注于垂直方向柱浓度的分布，不具有距离分辨的特点。因此，快速、灵活、多组分、非接触的遥测污染气体具有距离分辨的分布状况成为必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种车载污染气体距离分辨的目标光谱遥测装置及方法，以实现快速灵活同时多组分遥测污染气体具有距离分辨的分布状况。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

车载污染气体距离分辨的目标光谱遥测装置，包括由步进电机及方位角调整电机驱动的导光系统，接收导光系统出射光的单色仪，接收单色仪中光信号的CCD探测器，与所述CCD探测器电连接的计算机。其特征在于，所述导光系统包括采光望远镜，所述采光望远镜后方光路上依次共光轴设置有第一聚焦透镜、滤光片、准直透镜、样品池校准单元、第二聚焦透镜、光纤，所述采光望远镜前方光路上设置有供不同典型建筑物反照率挡板插入的斜插槽，所述采光望远镜采集的目标反射光和大气散射光依次经过所述第一聚焦透镜、滤光片、准直透镜、样品池校准单元、第二聚焦透镜后，通过光纤导入位于所述单色仪中，由单色仪分光成像在所述CCD探测器上，所述CCD探测器将采集到的信号传送至计算机进行光谱处理。

所述的车载污染气体距离分辨的目标光谱遥测装置，其特征在于：所述单色仪置于恒温箱中。

所述的车载污染气体距离分辨的目标光谱遥测装置，其特征在于：所述导光系统配置有与导光系统平行准直的瞄准望远镜。

所述的车载污染气体距离分辨的目标光谱遥测装置，其特征在于：所述导光系统前方光路上的斜插槽中根据实际测量目标特征插入不同挡板，以实现参考光谱的测量。

所述的车载污染气体距离分辨的目标光谱遥测装置，其特征在于：所述步进电机根据目标高度及测量分布需求，自由调整导光系统的仰角，所述仰角调整范围为-90°到+90°

所述的车载污染气体距离分辨的目标光谱遥测装置，其特征在于：所述方位角调整电机根据不同方向的目标，调整导光系统的方位角，以实现对准目标，所述方位角调整范围为0°到360°。

所述的车载污染气体距离分辨的目标光谱遥测装置，其特征在于：所述样品池校准单元为石英样品池。

车载污染气体距离分辨的目标光谱遥测方法，将权利要求1所述的遥测装置置于车辆移动平台上，其特征在于：首先在所述导光系统的斜插槽中插入挡板，通过所述采光望远镜采集经过挡板反射和大气散射的太阳光谱，作为参考谱；其次抽掉挡板，所述采光望远镜对准目标物采集经过目标物反射和大气散射的太阳光谱，结合所述参考谱应用最小二乘法解析出所述目标物与遥测装置之间的浓度；然后随着车辆的行驶，测量得出行驶路径上目标物与遥测装置不同距离间的浓度，进而得出水平方向具有距离分辨的污染气体的分布状况；最后根据目标物的高度，通过步进电机调整采光望远镜仰角，探测垂直方向的具有距离分布的污染气体分布状况。

所述的车载污染气体距离分辨的目标光谱遥测方法，其特征在于：所述挡板的反照率与目标物反照率近似。

本发明的主要特点如下：

1、本发明装置置于移动平台上，在行驶中测量可快速解析出污染气体具有距离分辨的水平分布状况。

2、由步进电机驱动和方位角调整电机驱动的导光系统可以根据目标特征来调整导光系统的仰角和方位角，可探测污染气体具有距离分辨的垂直分布状况。

3、导光系统前方光路上独特设计的挡板斜插槽，可根据真实测量目标的特征和测量需求不插放或斜插放不同典型建筑物反照率的挡板，测量经过此挡板的光谱，用来作为参考光谱。