一種基于旋轉(zhuǎn)濾光片單色器的能見度測(cè)量?jī)x的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于旋轉(zhuǎn)濾光片單色器的能見度測(cè)量?jī)x，包括光源、準(zhǔn)直系統(tǒng)、樣品室、前光學(xué)系統(tǒng)、單色器、后光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)接收處理系統(tǒng)和顯示器，準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)置在光源和樣品室之間，且光源設(shè)置在準(zhǔn)直系統(tǒng)的前焦點(diǎn)上，樣品室設(shè)置在準(zhǔn)直系統(tǒng)和前光學(xué)系統(tǒng)之間，單色器設(shè)置在前光學(xué)系統(tǒng)和后光學(xué)系統(tǒng)之間，前光學(xué)系統(tǒng)由主反射鏡和次反射鏡組成，主反射鏡的中間設(shè)置有一開口；后光學(xué)系統(tǒng)由四組透鏡組成，每個(gè)透鏡組設(shè)置在單色器的其中一個(gè)工作通道上；信號(hào)接收處理系統(tǒng)由CCD探測(cè)器和信號(hào)處理器組成，每個(gè)CCD探測(cè)器通過信號(hào)處理器連接在顯示器上。本發(fā)明能見度測(cè)量?jī)x具有較高光譜分辨率、較高的光通量以及光譜測(cè)量范圍較大的優(yōu)點(diǎn)，綜合性能高。
【專利說明】
一種基于旋轉(zhuǎn)濾光片單色器的能見度測(cè)量?jī)x
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)儀器領(lǐng)域，具體是一種基于旋轉(zhuǎn)濾光片單色器的能見度測(cè)量?jī)x。
【背景技術(shù)】
[0002]能見度是反映大氣透明度的一個(gè)指標(biāo)，能見度和當(dāng)時(shí)的天氣情況密切相關(guān)。當(dāng)出現(xiàn)降雨、霧、霾、沙塵暴等天氣過程時(shí)，大氣透明度較低，因此能見度較差。能見度對(duì)人們的生產(chǎn)和生活影響很大，比如，低能見度下，航海、航空和陸上交通都受到很大影響，容易發(fā)生重大事故，同時(shí)，能見度還是表征大氣污染程度的關(guān)鍵物理量，及時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)量能見度具有重要意義。由于受環(huán)境溫度、電路穩(wěn)定性等因素影響，探測(cè)光會(huì)在中心波長(zhǎng)附近漂移，導(dǎo)致大氣消光系數(shù)波動(dòng)，這就需要測(cè)量不同波長(zhǎng)下的消光系數(shù)，對(duì)能見度測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。
[0003]測(cè)量不同波長(zhǎng)下的消光系數(shù)需要用到單色器這種分光器件，將消光系數(shù)隨光譜變化的信息提取出來。根據(jù)所用的單色器不同，能見度測(cè)量?jī)x分為幾種類型。
[0004]棱鏡-光柵-棱鏡(PGP)型能見度測(cè)量?jī)x采用普通棱鏡和衍射光柵的組合來達(dá)到分光目的，在一定程度上彌補(bǔ)了棱鏡和光柵單獨(dú)作為分光元件時(shí)的譜線彎曲，有利于儀器的整體結(jié)構(gòu)的裝調(diào)，但其色散性能主要以其中的光柵為主，具有較寬的光譜測(cè)量范圍和較高的光譜分辨率，但是由于受到光柵狹縫大小的限制，該方法難以獲得較高的光通量，信噪比較低。
[0005]傅里葉變換型能見度測(cè)量?jī)x利用干涉儀原理進(jìn)行分光，通過探測(cè)像元輻射的干涉圖，并利用計(jì)算機(jī)對(duì)干涉圖進(jìn)行傅里葉變換處理，獲得像元的光譜分布。這種方法具有較高的光譜分辨率、較高的光通量、較高的信噪比，但是受限于光程差變化間隔難以太小，該方法主要用于紅外光譜波段。
[0006]目前的能見度測(cè)量?jī)x難以同時(shí)兼顧光譜分辨率、光通量、光譜測(cè)量范圍等特性。開發(fā)一種具有較高的綜合性能的能見度測(cè)量?jī)x顯得尤為迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決目前能見度測(cè)量?jī)x中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于旋轉(zhuǎn)濾光片單色器的能見度測(cè)量?jī)x，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種基于旋轉(zhuǎn)濾光片單色器的能見度測(cè)量?jī)x，包括光源、準(zhǔn)直系統(tǒng)、樣品室、前光學(xué)系統(tǒng)、單色器、后光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)接收處理系統(tǒng)和顯示器，所述準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)置在光源和樣品室之間，且光源設(shè)置在準(zhǔn)直系統(tǒng)的前焦點(diǎn)上，所述樣品室設(shè)置在準(zhǔn)直系統(tǒng)和前光學(xué)系統(tǒng)之間，所述的單色器設(shè)置在前光學(xué)系統(tǒng)和后光學(xué)系統(tǒng)之間，
所述的前光學(xué)系統(tǒng)由主反射鏡和次反射鏡組成，所述主反射鏡的中間設(shè)置有一開口，所述主反射鏡的焦點(diǎn)與次反射鏡的焦點(diǎn)位置重合；
所述的后光學(xué)系統(tǒng)由四組透鏡組成，包括第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、和第四透鏡組，每個(gè)透鏡組由若干個(gè)透鏡組成，每個(gè)透鏡組設(shè)置在單色器的其中一個(gè)工作通道上；
所述的信號(hào)接收處理系統(tǒng)由CCD探測(cè)器和信號(hào)處理器組成，每個(gè)透鏡組的后焦面上設(shè)置有相應(yīng)的CXD探測(cè)器，每個(gè)C⑶探測(cè)器與信號(hào)處理器連接，信號(hào)處理器連接在顯示器上。
[0009]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述的光源為鹵鎢燈。
[0010]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述主反射鏡的開口尺寸大于從次反射鏡出射的平行光尺寸。
[0011]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述的主反射鏡為凹面二次旋轉(zhuǎn)拋物面鏡，所述的次反射鏡為凸面二次旋轉(zhuǎn)拋物面鏡。
[0012]作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案:所述主反射鏡表面和次反射鏡表面均涂有反射光學(xué)膜層。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明能見度測(cè)量?jī)x具有較高光譜分辨率、較高的光通量以及光譜測(cè)量范圍較大的優(yōu)點(diǎn)，綜合性能高。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的連接示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1-旋轉(zhuǎn)濾光片;8-偏振器；12-主反射鏡；13-次反射鏡；14-單色器；15-第一透鏡組；16-第二透鏡組；17-第三透鏡組；18-第四透鏡組；19-第一 CCD探測(cè)器;20-第二 CCD探測(cè)器;21-第三CXD探測(cè)器;22-第四C⑶探測(cè)器。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018]請(qǐng)參閱圖1?2，本發(fā)明實(shí)施例中，一種基于旋轉(zhuǎn)濾光片單色器的能見度測(cè)量?jī)x，包括光源、準(zhǔn)直系統(tǒng)、樣品室、前光學(xué)系統(tǒng)、單色器、后光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)接收處理系統(tǒng)和顯示器，準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)置在光源和樣品室之間，且光源設(shè)置在準(zhǔn)直系統(tǒng)的前焦點(diǎn)上，樣品室設(shè)置在準(zhǔn)直系統(tǒng)和前光學(xué)系統(tǒng)之間，單色器設(shè)置在前光學(xué)系統(tǒng)和后光學(xué)系統(tǒng)之間。
[0019]前光學(xué)系統(tǒng)由主反射鏡和次反射鏡組成，主反射鏡的中間設(shè)置有一開口，主反射鏡的焦點(diǎn)與次反射鏡的焦點(diǎn)位置重合；
后光學(xué)系統(tǒng)由四組透鏡組成，包括第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、和第四透鏡組，每個(gè)透鏡組由若干個(gè)透鏡組成，每個(gè)透鏡組設(shè)置在單色器的其中一個(gè)工作通道上；
信號(hào)接收處理系統(tǒng)由C⑶探測(cè)器和信號(hào)處理器組成，每個(gè)透鏡組的后焦面上設(shè)置有相應(yīng)的CXD探測(cè)器，每個(gè)C⑶探測(cè)器與信號(hào)處理器連接，信號(hào)處理器連接在顯示器上。
[0020]主反射鏡的開口尺寸大于從次反射鏡出射的平行光尺寸。主反射鏡為凹面二次旋轉(zhuǎn)拋物面鏡，次反射鏡為凸面二次旋轉(zhuǎn)拋物面鏡。主反射鏡表面和次反射鏡表面均涂有反射光學(xué)膜層。
[0021]光源為鹵鎢燈，發(fā)出可見和近紅外的波長(zhǎng)較寬的光，光源發(fā)出的光經(jīng)過準(zhǔn)直系統(tǒng)后變成平行光入射至樣品室內(nèi)的待測(cè)大氣樣品中。前光學(xué)系統(tǒng)將樣品室出來的光轉(zhuǎn)換成匹配單色器口徑的平行光束。
[0022]前光學(xué)系統(tǒng)由一組反射鏡構(gòu)成，包括主反射鏡12和次反射鏡13，主反射鏡12為凹面二次旋轉(zhuǎn)拋物面鏡，主反射鏡12表面涂有反射光學(xué)膜層，將入射的光反射出去;次反射鏡13為凸面二次旋轉(zhuǎn)拋物面鏡，次反射鏡13表面涂有反射光學(xué)膜層，將入射的光反射出去。
[0023]主反射鏡12接收來自樣品室發(fā)出的光線，并對(duì)光線進(jìn)行反射和會(huì)聚，會(huì)聚光線的傳播方向?yàn)橹鞣瓷溏R12的焦點(diǎn)；主反射鏡12中間設(shè)置有一開口，開口尺寸大于從次反射13出射的平行光尺寸，不阻擋平行光出射，次反射鏡13位于主反射鏡12和主反射鏡12的焦點(diǎn)之間，并且主反射鏡12的焦點(diǎn)與次反射鏡13的焦點(diǎn)位置重合。
[0024]主反射鏡12將樣品室出來的光進(jìn)行反射并會(huì)聚，會(huì)聚光束入射到次反射鏡13表面，再被次反射鏡13反射出去，形成小口徑平行光出射。次反射鏡13接收主反射鏡12反射會(huì)聚的光線，并對(duì)光線反射，形成平行光從主反射鏡12的中間開口出射，形成比入射光束口徑小的平行光。次反射鏡13出射的平行光進(jìn)入單色器14，經(jīng)過單色器14的分光作用，形成四個(gè)工作通道的出射光。
[0025]單色器14由多組旋轉(zhuǎn)濾光片和偏振器組成，偏振器設(shè)置在前光學(xué)系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)濾光片之間，旋轉(zhuǎn)濾光片由鍍有窄帶膜的鏡片組成，旋轉(zhuǎn)濾光片安裝在精確旋轉(zhuǎn)的鏡框內(nèi)，偏振器由鍍有偏振膜的棱鏡組成，將出射光束分為兩束不同偏振方向的出射光束，旋轉(zhuǎn)濾光片和偏振器表面均涂有反射光學(xué)膜層。
[0026I后光學(xué)系統(tǒng)由四個(gè)透鏡組構(gòu)成，包括第一透鏡組15、第二透鏡組16、第三透鏡組17和第四透鏡組18，每個(gè)透鏡組由若干透鏡組成，對(duì)某一工作通道的出射光進(jìn)行會(huì)聚成像，成像面位于該組透鏡的后焦面上。
[0027]在每組透鏡的后焦面上設(shè)置有相應(yīng)的CXD探測(cè)器，用來接收焦面上的光能量，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào);每個(gè)CCD探測(cè)器與信號(hào)處理器連接，第一透鏡組15的后焦面上設(shè)置有第一 CCD探測(cè)器19，第二透鏡組16的后焦面上設(shè)置有第二 CCD探測(cè)器20，第三透鏡組17的后焦面上設(shè)置有第三CXD探測(cè)器21，第四透鏡組18的后焦面上設(shè)置有第四CXD探測(cè)器22，對(duì)CXD輸出的電信號(hào)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換，得到物體的一維光譜信息和二維空間信息，并輸出給顯示器進(jìn)行顯示。
[0028]實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)被測(cè)目標(biāo)的需要靈活更換其中單色器的通道數(shù)和測(cè)量光譜范圍。
[0029]
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于旋轉(zhuǎn)濾光片單色器的能見度測(cè)量?jī)x，包括光源、準(zhǔn)直系統(tǒng)、樣品室、前光學(xué)系統(tǒng)、單色器、后光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)接收處理系統(tǒng)和顯示器，其特征在于，所述準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)置在光源和樣品室之間，且光源設(shè)置在準(zhǔn)直系統(tǒng)的前焦點(diǎn)上，所述樣品室設(shè)置在準(zhǔn)直系統(tǒng)和前光學(xué)系統(tǒng)之間，所述的單色器設(shè)置在前光學(xué)系統(tǒng)和后光學(xué)系統(tǒng)之間， 所述的前光學(xué)系統(tǒng)由主反射鏡和次反射鏡組成，所述主反射鏡的中間設(shè)置有一開口，所述主反射鏡的焦點(diǎn)與次反射鏡的焦點(diǎn)位置重合； 所述的后光學(xué)系統(tǒng)由四組透鏡組成，包括第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、和第四透鏡組，每個(gè)透鏡組由若干個(gè)透鏡組成，每個(gè)透鏡組設(shè)置在單色器的其中一個(gè)工作通道上； 所述的信號(hào)接收處理系統(tǒng)由CCD探測(cè)器和信號(hào)處理器組成，每個(gè)透鏡組的后焦面上設(shè)置有相應(yīng)的CXD探測(cè)器，每個(gè)C⑶探測(cè)器與信號(hào)處理器連接，信號(hào)處理器連接在顯示器上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于旋轉(zhuǎn)濾光片單色器的能見度測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述的光源為鹵鎢燈。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于旋轉(zhuǎn)濾光片單色器的能見度測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述主反射鏡的開口尺寸大于從次反射鏡出射的平行光尺寸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于旋轉(zhuǎn)濾光片單色器的能見度測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述的主反射鏡為凹面二次旋轉(zhuǎn)拋物面鏡，所述的次反射鏡為凸面二次旋轉(zhuǎn)拋物面鏡。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于旋轉(zhuǎn)濾光片單色器的能見度測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述主反射鏡表面和次反射鏡表面均涂有反射光學(xué)膜層。
【文檔編號(hào)】G01N21/01GK105954286SQ201610357204
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】繆同群, 張聲榮, 伍志軍, 王志洲, 劉寶星
【申請(qǐng)人】上海新產(chǎn)業(yè)光電技術(shù)有限公司