[发明专利]一种二氧化硫气体成像仪

说明书

本发明提供的一种二氧化硫成像遥测装置，包括紫外前置望远镜、紫外准直镜、窄带滤光片、分光棱镜、第一超窄带滤光片、第一成像镜、第一探测器、第二超窄带滤光片、第二成像镜、第二探测器、计算机等。该装置将紫外差分成像技术与超窄带差分成像技术相结合，形成了一种紫外差分成像的二维可视二氧化硫气体成像技术手段。与现有技术相比，本发明的有益效果是采用超窄带紫外差分成像技术，不需要扫描，可实现二氧化硫气体的实时成像，差分方法测量浓度信息更加准确，抗干扰能力强，解决了现有技术实时成像和准确测量不可兼得的问题。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，特别是涉及一种二氧化硫气体成像仪。

背景技术

二氧化硫是一种主要的大气污染物，对污染源排放二氧化硫进行监测一直是近年来环境监测领域关注的重点。对于二氧化硫排放污染源，如烟囱等烟羽的二氧化硫探测，常用光学遥测的方法，如差分光学吸收光谱法、差分吸收激光雷达法和紫外成像法。其中差分光学吸收光谱法和差分吸收激光雷达法，均具有较好的测量精度，但是由于是单点测量，难以准确定位，如果要得到整个烟羽图像，需要进行长时间的点扫描汇集成二氧化硫浓度分布图像，实际使用时会遇到一些困难，一方面需要设备本身有复杂的对准和精密扫描机构，另一方面对于动态烟羽，无法实现实时成像。现有的紫外成像法，采用两个光谱通道差分成像，一个通道在280nm～320nm的二氧化硫特征吸收光谱带范围内，一个通道在320nm以上的非吸收带范围内，虽然能够实时获取二维图像，但是由于光谱带宽太宽，容易受到其它气体或颗粒物的干扰，精度难以提高。兼顾二氧化硫成像的准确性和实时性是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的二氧化硫探测装置存在的探测时易受到其它气体或颗粒物的干扰、无法实现实时成像、测量误差较大等问题，提供了一种二氧化硫气体成像仪。该装置有效结合紫外差分成像技术和超窄带差分成像技术，形成了一种紫外差分成像的二维可视二氧化硫气体成像技术手段，有效解决现有技术难以兼顾二氧化硫成像时的准确性和实时性的问题，具有设备结构简单、成像精度更高，抗干扰能力更强等优点。

本发明采用的技术方案如下：

为实现上述的目的，本发明提供的一种二氧化硫成像遥测装置，包括紫外前置望远镜、紫外准直镜、窄带滤光片、分光棱镜、第一超窄带滤光片、第一成像镜、第一探测器、第二超窄带滤光片、第二成像镜、第二探测器、计算机等，该装置将紫外差分成像技术与超窄带差分成像技术相结合，实现了二氧化硫气体的实时成像，并使差分方法测量二氧化硫浓度信息更加准确，抗干扰能力强。

本发明所采用的测试方法是：紫外前置望远镜将目标二氧化硫烟羽成像于一次像面，紫外准直镜将成像光束准直，在准直光路中放入窄带滤光片，使感兴趣谱段光谱透过，其后光路中放置一分光棱镜，将准直光束分为相同能量的两路，一路沿原光路输出，一路偏转九十度方向输出。在沿原光路输出的光路中依次放入第一超窄带滤光片、第一成像镜和第一面阵光电探测器，第一面阵光电探测器的感光面与第一成像镜的像面重合。在九十度偏转输出的光路中依次放入第二超窄带滤光片、第二成像镜和第二面阵光电探测器，第二面阵光电探测器的感光面与第二成像镜的像面重合。由计算机同步控制第一面阵光电探测器和第二面阵光电探测器，获取两幅不同超窄波段图像，在计算机中对两幅图进行处理，获取包含二氧化硫浓度分布信息的二维图像并显示出来。

所述的紫外前置望远镜、紫外准直镜、分光棱镜、分束膜、第一紫外成像镜、第二紫外成像镜的光谱透过率至少包含280nm～320nm光谱范围；

所述的窄带滤光片的中心波长在280nm～320nm之间，半高全宽在5～10nm范围内。

所述的第一超窄带滤光片的中心波长与二氧化硫在280nm～320nm光谱范围内的一个吸收峰重合，半高全宽小于0.5nm，第二超窄带滤光片的中心波长与第一超窄带滤光片对应吸收峰长波方向第一个邻近的吸收谷重合，半高全宽小于0.5nm。