专利名称：一种气溶胶吸收系数测量系统的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种气溶胶吸收系数测量系统，具体涉及一种同时测量消光系数和散射系数的气溶胶吸收系数测量系统。
背景技术：
大气气溶胶是指通过人为因素和自然因素进入大气中的固体、液体微粒与气体载体所组成的多相体系，具有时空分布广泛、生命周期不同、空间变化巨大、化学成分复杂、光学性能特殊等特点，对区域大气污染和全球气候变化，以及大气环境质量等方面有重要影响。研究表明，大气气溶胶具有一定程度的气候致冷效应，人类活动造成的气溶胶粒子增加所造成的气候致冷效应可以部分抵消人类活动造成的温室气体增加所引起的气候变暖效应；同时，气溶胶能够显著影响云的形成和发展以及伴随的降水过程，进而加剧干旱和洪涝灾害。但因为气溶胶对辐射的影响不但取决于其本身的分布，还包括气溶胶自身的理化性质及下垫面的光学性质，而这些因素都有极大的时空变化率，因此，气溶胶的气候效应比温室气体的气候效应要复杂的多。到目前为止，气溶胶的气候效应是人类活动引起的气候变化预测中最不确定的一个因素。1995年，联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第三次评估报告指出，在众多的气候变化影响因子中，最不确定和有待深入认识的是气溶胶的辐射强迫作用；2007年，IPCC第四次报告指出，对气溶胶人为贡献的结果会产生冷却效应，气溶胶的直接辐射强迫具有较大的不确定性，准确评估各类气溶胶的辐射效应对减少上述不确定性具有重要的科学意义。气溶胶的辐 射效应取决于气溶胶粒子对光的吸收和散射作用，而气溶胶粒子与光的这两种作用又与气溶胶的成分和粒径有密切的关系。近年来的一些观测研究表明，在远离人为污染的海洋区域，气溶胶主要源于海盐，这种类型的气溶胶对光的散射作用远远大于吸收；而在内陆地区，气溶胶粒子有丰富的人为源和自然源，对煤烟而言，气溶胶的消光作用以吸收为主，而对于硫酸盐、稍酸盐等气溶胶，消光作用则是以散射为主。因此，不能笼统的以消光系数来标定气溶胶的辐射效应，必须厘清消光、散射和吸收对气溶胶辐射效应的贡献和影响。但长期以来，气溶胶吸收系数的测量一直都是一个难题。激光光谱技术作为研究物质基本特性的一种方法，被广泛用于定性、定量分析领域，在冶金、电子、化工、医药、食品等工业部门都成为相当重要的分析手段。但因为气溶胶对光同时具有散射和吸收效应，因此，无法直接用激光吸收光谱技术获得气溶胶的吸收系数。
发明内容本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够有效获得气溶胶吸收系数的测量系统。[0008]为了达到上述目的，本实用新型提供了一种气溶胶吸收系数测量系统，包括消光探测系统和控制与数据采集系统；消光探测系统包括半导体激光器、光隔离器、光纤分束器、波长测量装置、光纤准直器、匹配透镜、样品池、聚焦透镜和透射光探测器；半导体激光器发出的激光束依次通过光隔离器和光纤分束器后分成两束，一束导入波长测量装置，另一束依次通过光纤准直器、匹配透镜、样品池和聚焦透镜导入透射光探测器；样品池包括钢管和设于钢管两端的平凹镜，其中一端平凹镜通过压电陶瓷管与钢管相连；控制与数据采集系统分别与半导体激光器、压电陶瓷管和透射光探测器相连；其中散射光探测系统包括积分球和固定在积分球上的散射光探测器；积分球设于样品池的钢管中间；散射光探测系统通过散射光探测器与控制与数据采集系统相连。对本实用新型的进一步改进在于:散射光探测器为多个，分别固定在积分球的不同方向上，更加准确得得到气溶胶光散射系数，从而利用气溶胶消光系数与光散射系数及吸收吸收之间的关系，用光谱技术获得气溶胶吸收系数。控制与数据采集系统包括多通道数据采集卡、工控机、压电陶瓷信号发生器和压电陶瓷信号放大器；多通道数据采集卡分别与所述透射光探测器、散射光探测器和工控机相连；工控机分别与半导体激光器和压电陶瓷信号发生器相连；压电陶瓷信号发生器通过压电陶瓷信号放大器与压电陶瓷管相连。本实用新型相比现有技术具有以下优点:同时利用光谱技术在获取气溶胶消光系数方面的能力和积分球探测技术在获取气溶胶散射系数的能力，根据气溶胶的消光系数、吸收系数和散射系数之间的关系，在多通吸收光谱技术中巧妙引入积分球探测技术，实现用吸收光谱技术获得气溶胶的吸收系数的目的。
图1为本实用新型气溶胶吸收系数测量系统的结构框图。
图中，1-半导体激光器，2-光隔离器，3-光纤分束器，4-光纤准直器，5-匹配透镜，6-样品池，61-积分球，62-钢管A，63-钢管B，64-平凹镜A，65-压电陶瓷管，66-平凹镜B, 7-聚焦透镜，8-透射光探测器，9-多通道数据采集卡，10-工控机，11-压电陶瓷发生器，12-压电陶瓷信号放大器，13-散射光探测器A，14-散射光探测器B，15-波长探测装置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型气溶胶吸收系数测量系统进行详细说明。本实用新型气溶胶吸收系数测量系统包括消光探测系统、散射光探测系统和控制与数据采集系统。如图1所示，消光探测系统由半导体激光器1、光隔离器2、光纤分束器3、波长测量装置15、光纤准直器4、匹配透镜5、样品池6、聚焦透镜7、透射光探测器8组成。半导体激光器I发出的激光束依次通过光隔离器2和光纤分束器3,并被光纤分束器3分成两束,一束通过光纤跳线直接导入波长测量装置15测量激光波长，另一束经光纤准直器4和模式匹配透镜5耦合到样品池6中，透过样品池6的光经聚焦透镜7后，聚焦到透射光探测器8的光敏面上。样品池6同时也是一个稳定的光学谐振腔，由积分球61、固定在积分球61两侧的钢管A62、钢管B63、固定在钢管B63外侧的压电陶瓷管65、固定在钢管A62外侧的高反射率平凹镜A62和固定在压电陶瓷管65外侧的高反射率平凹镜B66组成。散射光探测系统由消光探测系统的半导体激光器1、光隔离器2、光纤分束器3、波长测量装置15、光纤准直器4、匹配透镜5、积分球61，以及散射光探测器A 13和散射光探测器B14组成，散射光探测器A13和散射光探测器B14固定在积分球61的不同方向上。当激光束进入样品池6后，在积分球61内发生散射，通过散射光探测器A 13和散射光探测器B14检测不同方向上的散射光强度。控制与数据采集系统包括工控机10、压电陶瓷信号发生器11、压电陶瓷放大器12和多通道数据采集卡9。透射光探测器8和散射光探测器A13、散射光探测器B14的输出信号经多通道数据采集卡9输入工控机10。半导体激光器I采用DFB半导体激光器，工控机10通过连接半导体激光器的温度控制板和电流控制板控制半导体激光器I的输出波长。工控机10控制压电陶瓷信号发生器11发出的信号源，经压电陶瓷信号放大器12放大成高压信号后加载在压电陶瓷管65上。本实用新型气溶胶吸收系数测量系统的测量方法和原理是:压电陶瓷信号发生器11由工控机10控制，发出的信号经压电陶瓷信号放大器12放大后，以一定规律变化的高电压施加于样品池6中的压电陶瓷管65上,压电陶瓷管65在高电压的作用下,其自身长度发生变化，进而使样品池6的长度发生微尺度变化。安装在工控机10上的软件通过半导体激光器温度控制板和(或)电流控制板，控制半导体激光器I的输出波长，达到扫描激光波长的目的。从激光器I输出的激光依次通过光隔离器2、光分束器3、光准直器4和匹配透镜5，耦合到样品池6中，因为样品池6同时也是一个光学谐振腔，当谐振腔的腔长在压电陶瓷管65的作用下发生微尺度变化，满足谐振腔的腔长(Z)是激光波长(I)的整数倍(即Z= η Λ,/7=0、1、2...)时，激光即可以耦合到谐振腔(带有积分球的样品池6)，耦合到样品池6的激光将在样品池6内多次往返，每一次往返都携带气溶胶的消光信息，透过样品池6的光信号经聚焦透镜7聚焦到透射光探测器8上，透射光探测器8将气溶胶的消光信号转化为电信号，传入与工控机10相连的多通道数据采集卡9中，通过工控机10上的数据采集和分析程序记录下来，通过采集不同波长下透过样品池6的光信号强度和对应的激光波长值(激光波长由波长测量装置15测量)，即可得到气溶胶的消光光谱，从消光光谱中可以获得气溶胶·的消光系数。在用透射光探测器8测定不同波长下透过样品池6的光信号强度的同时，用连接在积分球61上的散射光探测器Α13和散射光探测器Β14测定不同波长下气溶胶的散射光强度，同时也通过多通道数据采集卡9将散射光的强度通过工控机10上的数据采集和分析程序记录下来，依此获得气溶胶的散射光信息，进而从散射光信息中得到气溶胶的散射系数；最后根据气溶胶的消光系数、散射系数和吸收系数之间的关系，以及系统测得的气溶胶消光系数和散射系数，得到气溶胶的吸收系数。
权利要求1.一种气溶胶吸收系数测量系统，包括消光探测系统和控制与数据采集系统；所述消光探测系统包括半导体激光器、光隔离器、光纤分束器、波长测量装置、光纤准直器、匹配透镜、样品池、聚焦透镜和透射光探测器；所述半导体激光器发出的激光束依次通过光隔离器和光纤分束器后分成两束，一束导入波长测量装置，另一束依次通过光纤准直器、匹配透镜、样品池和聚焦透镜导入透射光探测器；所述样品池包括钢管和设于钢管两端的平凹镜，其中一端平凹镜通过压电陶瓷管与所述钢管相连；所述控制与数据采集系统分别与半导体激光器、压电陶瓷管和透射光探测器相连；其特征在于:所述散射光探测系统包括积分球和固定在积分球上的散射光探测器；所述积分球设于所述样品池的钢管中间；所述散射光探测系统通过所述散射光探测器与所述控制与数据采集系统相连。
2.根据权利要求1所述的气溶胶吸收系数测量系统，其特征在于:所述散射光探测器为多个。
3.根据权利要求1或2所述的气溶胶吸收系数测量系统，其特征在于:所述控制与数据采集系统包括多通道数据采集卡、工控机、压电陶瓷信号发生器和压电陶瓷信号放大器；所述多通道数据采集卡分别与所述透射光探测器、散射光探测器和工控机相连；所述工控机分别与所述半导体激光器和压电陶瓷信号发生器相连；所述压电陶瓷信号发生器通过所述压电陶瓷信号 放大器与所述压电陶瓷管相连。
专利摘要本实用新型公开了一种气溶胶吸收系数测量系统，包括消光探测系统、散射光探测系统和控制与数据采集系统；消光探测系统包括半导体激光器、光隔离器、光纤分束器、波长测量装置、光纤准直器、匹配透镜、样品池、聚焦透镜和透射光探测器；散射光探系统包括积分球和安装在积分球上的散射光探测器；控制与数据采集系统分别与半导体激光器、压电陶瓷管、散射光探测器和透射光探测器相连。本实用新型同时利用光谱技术获取气溶胶消光系数和积分球探测技术获取气溶胶散射系数，实现用光谱技术获得气溶胶吸收系数的目的。
文档编号G01N15/00GK203101225SQ201320123060
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者裴世鑫, 崔芬萍, 孙婷婷 申请人:南京信息工程大学