[发明专利]倍增型光热干涉气溶胶吸收系数测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气气溶胶吸收系数光电测量装置，具体涉及一种倍增型光热干涉气溶胶吸收系数测量装置。

背景技术

大气气溶胶在吸收地球大气直接和间接辐射强迫及能见度影响中发挥着重要的作用。气溶胶吸收光能量并将电磁能转化成热能，加热吸收性粒子及其周围，从而减少了太阳对地面的辐射能量。吸收性气溶胶的加热会改变局部大气温度，并影响相对湿度、大气环流及稳定性，以及云的运动形成和寿命。常用的大气气溶胶吸收系数的测量方法有：基于过滤的方法（如积分片法、PSAP、MAAP等）、消光减散射（又叫差分方法）、遥感方法、光声法、激光诱导的热辐射法等，然而上述测量方法均存在着结构复杂和测量成本高的问题，因此亟待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种倍增型光热干涉气溶胶吸收系数测量装置，本装置具有直接测量大气气溶胶吸收系数而不受散射光的影响、精度高、在线等优点，同时结构简单且测量成本低。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种倍增型光热干涉气溶胶吸收系数测量装置，包括光源、光电探测装置、用于将光源所发出的光分成第一光束和第二光束的分光装置，本测量装置还包括如下组成部分：

气室，所述气室为单个，且气室设置在分光装置的旁侧；由分光装置中出射的第一光束和第二光束进入所述气室中，所述第一光束和第二光束穿过气室后均入射至第一角反射镜处，第一光束和第二光束经第一角反射镜反射后再次进入气室中，再次进入气室中的第一光束和第二光束穿过气室后经分光装置出射至光电探测装置中；

光热装置，所述光热装置设置在气室的外侧，光热装置发出激发光束，且光热装置仅对处于气室内的第一光束或第二光束与激发光束相重叠区域的气溶胶进行加热；

空气供给装置，所述空气供给装置与气室的内腔相连通，空气供给装置用于更新气室中的气体，并使气室中的气体按照设定方向流动。

本倍增型光热干涉气溶胶吸收系数测量装置还可以通过以下方式得以进一步实现：

所述光源为超辐射发光二极管SLD或发光二极管。

优选的，所述气室包括供第一光束和第二光束穿过的封闭状的气腔，所述气腔的两侧均设置有端座，端座上设置有供第一光束和第二光束穿过的空部，且所述端座上设置有用于联通气腔和空气供给装置的气孔。

优选的，所述光热装置包括用于发出激发光束的激发光源和支架，支架上设置有两个反射镜，且两个反射镜上均设置有凹面，两反射镜分设在气腔的两侧；所述两反射镜的设置位置使得激发光束在两反射镜的凹面之间多次反射以对第一光束或第二光束与激发光束相重叠区域的气溶胶进行多次加热激发。

进一步的，所述两反射镜中的任意一个凹面上设置有供激发光束穿过的光孔，自光孔中射入的激发光束在两反射镜的凹面之间多次反射以对第一光束或第二光束与激发光束相重叠区域的气溶胶进行加热。

更进一步的，所述光热装置上还设置有用于调节反射镜的凹面位置的位置调节机构。

优选的，所述激发光束与第一光束或者激发光束与第二光束之间的夹角为45～90°。

进一步的，所述气腔呈长条状或杆状，且气腔的长度方向与第一光束和第二光束在气腔中的传输方向相同；所述光热装置沿气腔的长度方向设置有多个，且多个光热装置的加热对象均为第一光束或第二光束与激发光束相重叠区域的气溶胶。

本发明和现有技术相比具有以下有益效果：

1）、本发明充分利用了横向斜程激发光热效应，具有灵敏度高、成本低、探测范围大等特点。所谓横向斜程激发光热效应是指当本发明中的光热装置工作时，激发光源所发出的激发光束通过在两个反射镜的凹面之间多次反射而实现的对第一光束或者第二光束与激发光束相重叠区域中的气溶胶进行加热的效应。所述第一光束或者第二光束与激发光束的相重叠区域也即激发光热作用区，当激发光束通过在两个反射镜的凹面之间多次反射时，应当控制激发光束与第一光束或者激发光束与第二光束之间的夹角为45～90°，以实现激发光热作用区中气溶胶的多次激发和倍增，从而提高了测量装置的探测范围和探测灵敏度。

当激发光源所发出的激发光束通过在两个反射镜的凹面之间多次反射时，由于气室中的空气处于朝设定方向流动的状态，因此气室中的空气作为一个整体并不会因此而升温，有效地保证了测量的准确性。

2）、本发明中仅设置有单个气室，因此测量光敏感区域和激发光热作用区都在一个气室中，大大简化了测量装置的结构，降低了测量装置的造价和成本。