專利名稱：一種大氣光學消光系數分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于大氣光學消光系數分析儀，尤其涉及適用于大氣污染光學性質的監測設施。
背景技術：
由于經濟規模的迅速擴大和城市化進程的加快，在城市群區域和大城市的大氣污染日趨嚴重，由大氣污染造成的能見度惡化事件越來越多，能見度的降低還造成太陽輻射的減少，據資料表明，城市太陽輻射強度和紫外線強度要分別比農村減少10 30%和10 25%，從而導致城市佝僂病發病率增加。大氣光學消光系數可用于判斷大氣中各種顆粒物及氣體對太陽光的吸收，從而推算大氣氣溶膠的物理和光學性質。目前對于大氣消光系數的測量主要采用黑碳儀、濁度儀或由能見度儀進行測量，前者需要兩臺設備，且這兩種測量方式均為地面監測設備，無法實現對整個大氣層的消光系數的監測，通過對大氣消光系數的監測，可有效分析大氣污染情況，便于更準確進行大氣污染分析，避免大氣污染帶來的傷害，因此加強對大氣污染消光性質的監測勢在必行。
實用新型內容本實用新型提供一種性能穩定、精度高、高可靠性的大氣光學消光系數分析儀，以用于檢測氣溶膠的光學性質。為實現本實用新型目的，這種大氣光學消光系數分析儀其特征在于它包括瞄準器和與瞄準器軸向固連的光學頭，所述光學頭依次經橫向轉動裝置和縱向轉動裝置后與底座固連。所述瞄準器其主體為兩個孔徑相同的管狀體結構，兩管狀體間固連。所述光學頭為一筒狀體結構，筒狀體頂部端面開設有與瞄準器兩管狀體管口相配的進光孔，其中一進光孔下部孔徑與其上部孔徑之比為I : I. 5 I. 7，另一進光孔下部孔徑與其上部孔徑之比為I : 7 8;所述筒狀體內還裝設有一片狀輪，片狀輪的等徑位置處均勻開設有透光孔，透光孔內裝設有濾光片，片狀輪經傳動裝置與筒狀體間活動連接。所述瞄準器和與瞄準器軸向連接的光學頭構成本實用新型的光學傳感系統，瞄準器其端部孔徑相同，為光學頭的頂部進光孔即天空視窗和太陽視窗分別提供相同的視場角；筒狀體頂部端面開設的兩進光孔其底部孔徑不同，為兩視窗即天空視窗和太陽視窗提供不同的入射量。光學頭內的片狀輪即濾光片輪上開設的透光孔內窄波段濾光片可提供多個觀測通道，通過觀測通道的光經過光學頭內光學探測器探測，其探測信號經數據傳輸線傳輸至與本實用新型相連的控制系統。控制系統上還裝設濕度傳感器，濕度傳感器在探測到降雨時本實用新型停止工作。所述橫向轉動裝置和縱向轉動裝置構成本實用新型的伺服系統，其中包括可使瞄準器水平旋轉的方位步進電機和可使瞄準器縱向旋轉的天頂角步進電機，兩電機與控制系統相連，控制系統通過控制程序驅動各步進電機工作，從而帶動光學傳感器系統進行掃描探測。控制系統控制按鍵供手動指令輸入和參數設置，控制模塊提供和控制掃描和測量程序。傳輸模塊提供傳輸接口，完成數據查詢、存儲和傳輸。本實用新型取得的技術進步由于采用本實用新型結構的大氣光學消光系數分析儀，可根據儀器內部程序的統計計算方法及四象限或其他方式調節進行太陽準確跟蹤，通過測量太陽及天空輻射，從而可實現對大氣光學消光系數在線監測的自動控制。本實用新型為高精度野外太陽和天空輻射測量裝置，可應用于環保、氣象、海洋和遙感應用部門，主要用于測量太陽和天空可見光和近紅外的不同波段、不同方向、不同時間的輻射強度，進而來推算大氣氣溶膠的物理和光學性質以及大氣渾濁度、水汽、臭氧等成分的特性，可廣泛應用于大氣環境監測、衛星校正等領域，測量精度高，響應速度快，并具有結構簡單等特點。
圖I為本實用新型整體結構示意圖；圖2為圖I中光學頭結構示意圖。
具體實施方式
這種大氣光學消光系數分析儀包括瞄準器I和與瞄準器I軸向固連的光學頭3，光學頭3依次經橫向轉動裝置和縱向轉動裝置后與底座固連。其中瞄準器I其主體為兩個孔徑相同的管狀體結構，兩管狀體間固連；其中光學頭3為一筒狀體結構，筒狀體頂部端面開設有與瞄準器I下端的兩管狀體管口相配的進光孔，其中一進光孔即太陽視窗的下部孔徑6與其上部孔徑5之比為I : 7 8，另一進光孔即天空視窗的下部孔徑10與其上部孔徑11之比為I : I. 5 I. 7，瞄準器I分別為太陽視窗和天空視窗即光學窗口提供相同的視場角，在進光孔即太陽視窗下還開設一探測孔7，該探測孔7為進行太陽追蹤的調節孔即方位探測孔，在筒狀體內裝設一片狀輪9，在片狀輪9的等徑位置處均勻開設透光孔8，在各透光孔8內分別裝設不同窄波段的濾光片，片狀輪9經傳動裝置與筒狀體間活動連接。本實用新型工作過程如下太陽光經瞄準器I兩管口同時分別進入光學頭3上部的兩進光孔即太陽視窗和天空視窗，瞄準器I對準太陽的近似位置測量直接太陽輻射，瞄準器I的昂起角度根據時間、地理參數、坐標等用內部程序計算并由天頂角電機2控制帶動光學頭3水平旋轉，方位電機4帶動天頂角電機2水平旋轉，以實現本實用新型的自動智能操作。探測孔7后部裝設的方位探測器利用一個反饋循環帶動方位電機4將太陽光定位在瞄準器I的視場中，實現對太陽位置的判斷，從、而實現自動追蹤太陽。由于太陽光較強，天空光較弱，因此太陽視窗孔徑較小，天空視窗的孔徑較大，從而使得進入濾光片輪9的光強基本相當。太陽光通過兩視窗后進入透光孔8內的濾光片，各透光孔8內安裝的8個濾光片可透過不同波長的光，濾光片輪9在光學探測器前轉動進行一個測量過程，當測量不同的波段時，將對應的濾光片轉動到相應的位置。光學探測器可檢測經過濾光片后透過來的光強，從而判斷大氣消光系數，監測由于大氣污染引起的消光現象，實現整個大氣層消光系數監測。在數據分析過程中，被測值間相互比較，然后刪去非均勻值。本實用新型的控制系統可控制整個儀器的自動運行，當濕度傳感器檢測到降水時，控制系統控制天頂角電機2旋轉使瞄準器I向下，以防儀器光學系統受損，同樣在夜間，瞄準單元也會停止工作。
權利要求1.一種大氣光學消光系數分析儀，其特征在于它包括貓準器和與貓準器軸向固連的光學頭，所述光學頭依次經橫向轉動裝置和縱向轉動裝置后與底座固連。
2.根據權利要求I所述的大氣光學消光系數分析儀，其特征在于所述瞄準器其主體為兩個孔徑相同的管狀體結構，兩管狀體間固連。
3.根據權利要求I所述的大氣光學消光系數分析儀，其特征在于所述光學頭為一筒狀體結構，筒狀體頂部端面開設有與瞄準器兩管狀體管口相配的進光孔，其中一進光孔下部孔徑與其上部孔徑之比為I : I. 5 I. 7，另一進光孔下部孔徑與其上部孔徑之比為I 7 8;所述筒狀體內還裝設有一片狀輪，片狀輪的等徑位置處均勻開設有透光孔，透光孔內裝設有濾光片，片狀輪經傳動裝置與筒狀體間活動連接。
專利摘要本實用新型公開了一種大氣光學消光系數分析儀，它包括瞄準器和與瞄準器軸向固連的光學頭，光學頭經橫向和縱向轉動裝置后與底座固連。光學頭筒狀體頂部端面開設有與瞄準器兩管狀體管口相配的進光孔，一進光孔下部孔徑與其上部孔徑之比為1∶1.5～1.7，另一進光孔下部孔徑與其上部孔徑之比為1∶7～8，筒狀體內裝設一片狀輪，片狀輪的等徑位置處均勻開設有透光孔，透光孔內裝設有濾光片，片狀輪經傳動裝置與筒狀體間活動連接。本實用新型可進行太陽準確跟蹤，通過測量太陽及天空輻射，實現對大氣光學消光系數的在線監測的自動控制。可廣泛應用于大氣環境監測、氣象、海洋、遙感應用衛星校正等領域，測量精度高，響應速度快，并具有結構簡單等特點。
文檔編號G01N21/17GK202362240SQ20112051176
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者劉國英, 孫冬生, 崔延青, 王麗輕, 王強, 王春迎, 鄒昊, 馬越超 申請人:河北先河環保科技股份有限公司