[发明专利]基于傅里叶变换红外光谱仪的生物气溶胶透过率测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及红外波段光学测试领域，尤其是一种基于傅里叶变换红外光谱仪的生物气溶胶透过率测试装置。

背景技术

为了测试红外波段烟幕的光学透过率，在现有测试装置中，有一种基于红外成像仪的光学透过率测试装置，见图1所示，该装置由黑体靶标a、大型烟幕箱b、搅拌风扇c、采样头d、发烟剂试样e、红外成像仪f、计算机g组成。其测试过程为，第一步在没有烟幕的情况下，来自黑体靶标a辐射的红外热能经烟幕箱b被红外热像仪f接收后，在计算机g显示器上出现清晰的靶标红外热像图，通过软件记录此时的红外视频图像；第二步为通过发烟剂试样e施放烟幕后，搅拌风扇c开始运转，使烟幕箱内烟幕达到分布均匀的状态，采样头d采集烟幕箱的浓度，由于烟幕对黑体靶标a红外辐射能量的吸收和散射作用，使得红外成像仪f接收到的黑体靶标热图发生变化，图像由清晰变模糊，通过软件记录相应的红外视频图像。

编制程序对上述实验过程中所记录的红外视频图像进行处理，计算过程中，黑体靶标a各部分的温度相同，其辐射亮度也相同，由于辐射亮度与灰度成正比，因此烟幕施放前，黑体靶标a各部分的灰度应该是相同的。在没有施放烟幕情况下，处理得到黑体靶标a的平均灰度值                                                以及黑体靶标a周围背景一定区域的平均灰度值。施放烟幕后，处理得到黑体靶标a的平均灰度值以及黑体靶标a周围背景一定区域的平均灰度值。烟幕红外波段的透过率由下式可得：

由于现有测试装置采用大型烟幕箱，如图1中的烟幕箱b，导致测试装置体积庞大。此外，通过对红外热像仪f所得到的灰度图像进行烟幕透过率的计算，测试精度较低。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高热红外波段生物气溶胶透过率的测试精度、减小测试装置体积的基于傅里叶变换红外光谱仪的生物气溶胶透过率测试装置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于傅里叶变换红外光谱仪的生物气溶胶透过率测试装置，包括烟幕箱，其上开设进口和出口，黑体靶标位于与烟幕箱的进口处，红外光谱仪位于烟幕箱的出口处，黑体靶标和红外光谱仪光学同轴，红外光谱仪的输出端与计算机相连，烟幕箱上还设置用于向箱内抛洒生物颗粒的抛洒装置，粉尘采样器和风扇位于烟幕箱内。

由上述技术方案可知，本发明通过抛撒装置向烟幕箱内抛撒生物颗粒，以形成生物气溶胶；采用红外光谱仪取代红外成像仪，可直接测试光谱透过率，从而提高测试精度。同时，本发明采用自制的小型烟幕箱取代大型烟幕箱，减小了测试装置的体积。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图，

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

一种基于傅里叶变换红外光谱仪的生物气溶胶透过率测试装置，包括烟幕箱2，其上开设进口2a和出口2b，黑体靶标1位于与烟幕箱2的进口2a处，红外光谱仪6位于烟幕箱2的出口2b处，黑体靶标1和红外光谱仪6光学同轴，红外光谱仪6的输出端与计算机7相连，烟幕箱2上还设置用于向箱内抛洒生物颗粒的抛洒装置3，粉尘采样器4和风扇5位于烟幕箱2内。如图2所示。

如图2所示，所述的烟幕箱2为一空腔的箱体，所述的进、出口2a、2b对称开设在烟幕箱2的左、右两侧箱体上。所述的抛洒装置3由鼓风机3a和送料导管3b组成，鼓风机3a的出风口与送料导管3b的一端连接，送料导管3b的另一端深入烟幕箱2的空腔内，送料导管3b内置有待抛洒的生物颗粒。鼓风机3a与送料导管3b连接是可拆卸的，实验时，首先将待抛洒的生物颗粒放置于送料导管3b内，然后连接鼓风机3a与送料导管3b，打开鼓风机3a的开关，通过鼓风机3a送风将生物颗粒抛洒至烟幕箱2内。所述的粉尘采样器4位于烟幕箱2箱体内的中心位置，黑体靶标1、粉尘采样器4和红外光谱仪6位于同一条水平中心轴线上。所述的搅拌风扇5位于烟幕箱2箱体的底部。

以下结合图2对本发明作进一步的说明。本发明的测试过程为：

第一，在没有生物气溶胶的情况下，来自黑体靶标1辐射的红外热能经自制小型的烟幕箱2被傅里叶变换的红外光谱仪6接收后，在计算机7上记录下此时测量值；

第二，通过抛撒装置3向烟幕箱2内抛撒生物颗粒，以形成生物气溶胶，用于搅拌的风扇5开始运转，使烟幕箱2内生物气溶胶达到分布均匀的状态，粉尘采样器4采集烟幕箱2内的生物气溶胶的浓度，由于生物气溶胶对黑体靶标1红外辐射能量的吸收和散射作用，使得红外光谱仪6接收到的黑体靶标1数据发生变化，记录下此时的测量值。生物气溶胶的光谱透过率由下式可得：