專利名稱：面污染源排放通量的被動(dòng)差分吸收光譜測(cè)量方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種光學(xué)遙測(cè)方法與裝置，具體是一種面污染源排放通量的被動(dòng)差分吸收光譜測(cè)量方法與裝置。
背景技術(shù)：
按排放污染物的空間分布方式，可分為點(diǎn)污染源和面污染源。面污染源指在較大面積范圍排放污染物的一個(gè)或多個(gè)污染源，即指一個(gè)區(qū)域內(nèi)污染源的集合。污染源排放通量或污染源清單數(shù)據(jù)需要及時(shí)掌握和更新，便于環(huán)境保護(hù)管理部門(mén)掌握真實(shí)環(huán)境狀況，制定合理可行的減排方案，確保良好的環(huán)境質(zhì)量。
目前對(duì)于面污染源的排放通量和總量的獲取，是采用統(tǒng)計(jì)的方法，即首先把一個(gè)面源范圍內(nèi)劃分為多個(gè)小的點(diǎn)排放源，通過(guò)調(diào)查掌握這些點(diǎn)排放源的能源消耗量S(如，燃煤多少噸，哪種類型煤)，然后用能源消耗量乘以特定生產(chǎn)條件下污染排放因子K(即排放量/單位能源量，如每噸煤排放多少SO2、或NO2，這可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)或方獻(xiàn)獲取)，為獲得總排放通量，將獲得的各個(gè)小污染源的排放量加和，便得到面源(區(qū)域)的總污染排放通量。
Φ=ΣjSj·Kj]]>這種傳統(tǒng)面污染源排放通量的獲得需要進(jìn)行污染源清單調(diào)查，耗時(shí)費(fèi)力，而且調(diào)查所獲數(shù)據(jù)的誤差不確定性很大，特別是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展快的地方，數(shù)據(jù)需要不斷更新，這使得污染源排放通量的及時(shí)獲得成為一個(gè)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)面污染源污染氣體排放通量的快速、直接測(cè)量，提出全新的面污染源排放量的測(cè)量方法——光學(xué)遙測(cè)方法，即面污染源排放通量的被動(dòng)差分吸收光譜測(cè)量方法與裝置，對(duì)面源排放通量進(jìn)行遙測(cè)獲取污染氣體排放通量的方法，不需要任何的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。該遙測(cè)方法為面污染源(也包括點(diǎn)污染源)，如工業(yè)廠區(qū)、燃煤供熱廠區(qū)，提供了一種可行而有效的測(cè)量方法與裝置。
面污染源排放通量的被動(dòng)差分吸收光譜測(cè)量方法，其特征在于在所要測(cè)量面污染源的下風(fēng)向，采用移動(dòng)平臺(tái)載著差分吸收光譜系統(tǒng)，通過(guò)接收望遠(yuǎn)鏡垂直于風(fēng)向?qū)熡鹌拭孢M(jìn)行掃描測(cè)量，望遠(yuǎn)鏡的鏡筒端口安裝有凸透鏡，接收來(lái)自天頂方向的穿過(guò)污染物的太陽(yáng)散射光，鏡筒經(jīng)過(guò)表面處理染黑減少雜散光，透鏡后的光路中安裝有濾光片除去可見(jiàn)光和紅外光，然后透鏡將接收光會(huì)聚到光纖的端頭，光纖將光導(dǎo)入光譜儀，光譜儀對(duì)光進(jìn)行色散后聚集在探測(cè)器CCD陣列的光敏面上，由探測(cè)器CCD陣列記錄光譜，光譜經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行光譜解析，獲得污染氣體的垂直柱密度(VCD)，已知風(fēng)向、垂直于運(yùn)動(dòng)方向的風(fēng)速(V風(fēng)，⊥)和車(chē)速(V車(chē))和掃描整個(gè)煙羽的時(shí)間(Δt)，則單位時(shí)間內(nèi)污染物的排放通量可由下式表示Flux＝VCD·V車(chē)·V風(fēng)，⊥·Δt。
面污染源排放通量的被動(dòng)差分吸收光譜測(cè)量裝置，其特征在于包括有接收望遠(yuǎn)鏡，光譜儀，風(fēng)向和風(fēng)速測(cè)量?jī)x，GPS系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)，接收望遠(yuǎn)鏡的鏡筒端口安裝有凸透鏡，鏡筒經(jīng)過(guò)表面處理染黑減少雜散光，透鏡的焦點(diǎn)處安裝有光纖端頭，光纖端頭和透鏡之間依次安裝有可見(jiàn)光、紅外光濾光片，光纖接入到光譜儀，經(jīng)過(guò)光譜儀對(duì)接收光進(jìn)行色散后的出射光會(huì)聚到探測(cè)器CCD陣列的光敏面上，探測(cè)器CCD陣列、風(fēng)向和風(fēng)速測(cè)量?jī)x、GPS系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)通信聯(lián)接。
本發(fā)明的主要特點(diǎn)在于1、采用被動(dòng)差分吸收光譜方法，以散射太陽(yáng)光作光源來(lái)獲取排放煙羽剖面密度；2、對(duì)煙羽剖面快速垂直掃描的望遠(yuǎn)鏡；3、SO2、NO2等多種污染成分同時(shí)檢測(cè)；4、GPS準(zhǔn)確定位，獲取掃描速率。
發(fā)明效果采用被動(dòng)差分吸收光譜方法和垂直掃描的差分吸收光譜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)面污染源污染氣體排放通量的直接、快速測(cè)量，為掌握各類生產(chǎn)、生活活動(dòng)產(chǎn)生的污染氣體排放提供了有力的測(cè)量手段，為環(huán)境保護(hù)部門(mén)掌握污染水平和制定減排措施提供技術(shù)支持。


圖1為被動(dòng)差分吸收光譜測(cè)量煙羽原理示意。
圖2為被動(dòng)差分吸收光譜測(cè)量系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1、圖2。
被動(dòng)差分吸收光譜測(cè)量煙羽的原理如圖1所示。在所要測(cè)量的面污染源的下風(fēng)向，采用移動(dòng)平臺(tái)(如汽車(chē))載著差分吸收光譜系統(tǒng)，垂直于風(fēng)向?qū)熡鹌拭孢M(jìn)行掃描測(cè)量，通過(guò)差分吸收光譜解析方法分析得到煙羽的垂直柱密度(VCD)，已知風(fēng)向、垂直于運(yùn)動(dòng)方向的風(fēng)速(V風(fēng)，⊥)和車(chē)速(V車(chē))和掃描整個(gè)煙羽的時(shí)間(Δt)，則單位時(shí)間內(nèi)污染物的排放通量可由下式表示Flux＝VCD·V車(chē)·V風(fēng)，⊥·Δt被動(dòng)差分吸收光譜系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)如圖2所示。望遠(yuǎn)鏡1垂直瞄準(zhǔn)天空，接收天頂方向散射的太陽(yáng)光，來(lái)自天頂方向的太陽(yáng)光穿過(guò)污染氣體進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，透鏡2將接收光會(huì)聚到光纖5的端頭，望遠(yuǎn)鏡筒的殼體3進(jìn)行表面處理染黑從而減少雜散光，濾光片4濾除可見(jiàn)光和紅外光，讓紫外光透過(guò)，光纖將光導(dǎo)入光譜儀6，光譜儀6進(jìn)行對(duì)光進(jìn)行色散后聚集在探測(cè)器CCD陣列7的光敏面上，由陣列CCD記錄光譜，光譜經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)入計(jì)算機(jī)10進(jìn)行光譜解析，獲得污染氣體的垂直柱密度信息。GPS系統(tǒng)8，記錄望遠(yuǎn)鏡對(duì)煙羽進(jìn)行掃描的速率，風(fēng)向和風(fēng)速測(cè)量?jī)x9，記錄測(cè)量時(shí)的風(fēng)場(chǎng)信息，所有信息匯集到計(jì)算機(jī)進(jìn)行排放通量的計(jì)算。本方法的關(guān)鍵是采用差分吸收光譜系統(tǒng)通過(guò)對(duì)煙羽掃描來(lái)獲得氣體的柱密度，進(jìn)而結(jié)合其它參數(shù)，計(jì)算出面源的排放通量，由于采用光譜方法，可以同時(shí)獲得多種污染物的排放。
權(quán)利要求
1.面污染源排放通量的被動(dòng)差分吸收光譜測(cè)量方法，其特征在于在所要測(cè)量面污染源的下風(fēng)向，采用移動(dòng)平臺(tái)載著差分吸收光譜系統(tǒng)，通過(guò)接收望遠(yuǎn)鏡垂直于風(fēng)向?qū)熡鹌拭孢M(jìn)行掃描測(cè)量，望遠(yuǎn)鏡的鏡筒端口安裝有凸透鏡，接收來(lái)自天頂方向的穿過(guò)污染物的太陽(yáng)散射光，鏡筒經(jīng)過(guò)表面處理染黑減少雜散光，透鏡后的光路中安裝有濾光片除去可見(jiàn)光和紅外光，然后透鏡將接收光會(huì)聚到光纖的端頭，光纖將光導(dǎo)入光譜儀，光譜儀對(duì)光進(jìn)行色散后聚集在探測(cè)器CCD陣列的光敏面上，由探測(cè)器CCD陣列記錄光譜，光譜經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行光譜解析，獲得污染氣體的垂直柱密度(VCD)，已知風(fēng)向、垂直于運(yùn)動(dòng)方向的風(fēng)速(V風(fēng)，⊥)和車(chē)速(V車(chē))和掃描整個(gè)煙羽的時(shí)間(Δt)，則單位時(shí)間內(nèi)污染物的排放通量可由下式表示Flux＝VCD·V車(chē)·V風(fēng)，⊥·Δt。
2.面污染源排放通量的被動(dòng)差分吸收光譜測(cè)量裝置，其特征在于包括有接收望遠(yuǎn)鏡，光譜儀，風(fēng)向和風(fēng)速測(cè)量?jī)x，GPS系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)，接收望遠(yuǎn)鏡的鏡筒端口安裝有凸透鏡，鏡筒經(jīng)過(guò)表面處理染黑減少雜散光，透鏡的焦點(diǎn)處安裝有光纖端頭，光纖端頭和透鏡之間依次安裝有可見(jiàn)光、紅外光濾光片，光纖接入到光譜儀，經(jīng)過(guò)光譜儀對(duì)接收光進(jìn)行色散后的出射光會(huì)聚到探測(cè)器CCD陣列的光敏面上，探測(cè)器CCD陣列、風(fēng)向和風(fēng)速測(cè)量?jī)x、GPS系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)通信聯(lián)接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種面污染源排放通量的被動(dòng)差分吸收光譜測(cè)量方法與裝置，在所要測(cè)量面污染源的下風(fēng)向，采用移動(dòng)平臺(tái)載著差分吸收光譜系統(tǒng)，通過(guò)接收望遠(yuǎn)鏡垂直于風(fēng)向?qū)熡鹌拭孢M(jìn)行掃描測(cè)量，望遠(yuǎn)鏡的鏡筒端口安裝有凸透鏡，接收來(lái)自天頂方向的穿過(guò)污染物的太陽(yáng)散射光，鏡筒經(jīng)過(guò)表面處理染黑減少雜散光，透鏡后的光路中安裝有濾光片除去可見(jiàn)光和紅外光，然后透鏡將接收光會(huì)聚到光纖的端頭，光纖將光導(dǎo)入光譜儀，光譜儀對(duì)光進(jìn)行色散后聚集在探測(cè)器CCD陣列的光敏面上，由探測(cè)器CCD陣列記錄光譜，光譜經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行光譜解析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)面污染源污染氣體排放通量的直接、快速測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N21/31GK1865927SQ20061004063
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月18日
發(fā)明者謝品華, 李昂, 劉文清, 方武, 竇科, 秦敏, 司福祺, 劉建國(guó), 張玉鈞 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所