[发明专利]一种用于监测大气颗粒物浓度的光热干涉仪及其监测方法

摘要

本发明公开了一种用于监测大气颗粒物浓度的光热干涉仪及其监测方法，装置包括激光器、第一1/4波片、平行平板对、气溶胶室、角反射棱镜、调制激光器、消偏振分光棱镜、偏振分光棱镜光电检测器件等，方法利用从采样空气滤纸过滤形成含尘滤纸，通过调制激光照射含尘滤纸引起表面空气温度及折射率变化。在假设空气颗粒物成分不变的情况下，通过测量空气折射率变化获得滤纸上颗粒物质量，并通过采样体积等效成空气中颗粒物的质量浓度。

主权项

一种用于监测大气颗粒物浓度的光热干涉仪，其特征在于：包括有可出射线偏振光的激光器，激光器右方依次设置有第一1/4波片、平行平板对、气溶胶室、角反射棱镜，其中平行平板对由一对相互倾斜平行的前、后玻璃平板构成，前、后玻璃平板在第一1/4波片右方呈前后错开分布，其中前玻璃平板的左侧面朝向后玻璃平板的右侧面，且前玻璃平板的左侧面与第一1/4波片正对，前、后玻璃平板右侧面分别朝向气溶胶室，前玻璃平板左侧面从下至上依次附着有增透膜、高反膜,前玻璃平板右侧面附着有偏振分束膜、增透膜，位于气溶胶室与角反射棱镜之间前方设置有调制激光器，位于前玻璃平板前方设置有消偏振分光棱镜，消偏振分光棱镜朝向前玻璃平板的后侧面设置有第二1/4波片，紧贴消偏振分光棱镜前侧面、左侧面分别设置有偏振分光棱镜，且左侧的偏振分光棱镜与消偏振分光棱镜之间设置有1/2波片，前侧的偏振分光棱镜右方、前方以及左侧的偏振分光棱镜左方、后方分别设置有光电检测器件；从激光器发出的光为线偏振光，偏振光经过第一波片后，变成圆偏振光，圆偏振光射入平行平板对中前玻璃平板上左侧面A点，经过前玻璃平板的偏振分束膜后被分成p和s光，其中p光在A点透射过前玻璃平板后再穿过气溶胶室射向角反射棱镜，经过角反射棱镜回射后到达后玻璃平板，再经过后玻璃平板反射后到达前玻璃平板上B点并从B点透射过前玻璃平板，p光的光路作为测量臂，s光经前玻璃平板反射后经过后玻璃平板的高反膜再次反射后穿过气溶胶室射向角反射棱镜，经过角反射棱镜回射后到达前玻璃平板上B点右侧面，此光路作为参考臂，最终s光和p光在平行平板对中前玻璃平板的B点右侧面重新相遇汇合成相互重合偏振态正交的光信号，相互重合偏振态正交的光信号射入第二波片，变成两束旋转方向相反的圆偏光，然后经过消偏振分光棱镜分成等强度的两束光，其中一束光射向前侧的偏振分光棱镜后，p光透射s光反射形成两束相位差180度干涉信号，另外一束光经过波片后，形成与原来旋转方向相反的两圆偏光，然后再经过左侧的偏振分光棱镜形成另外两束相位差180度的干涉信号，四束相位差依次相差90度的干涉信号分别被四个光电检测器件接收后转换为电信号，作为整个光热干涉仪的输出。