差分吸收光譜技術在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應用研究.pdf

1、大氣污染破壞生態(tài)系統(tǒng)并對人體健康造成極大危害。為了防治大氣污染，首先要對各種大氣污染物進行監(jiān)測。目前我國正在運行的空氣質量監(jiān)測系統(tǒng)基本靠引進國外設備，主要采用點式采樣，只能了解監(jiān)測點采樣空間的大氣污染情況以及采樣時段內(nèi)的平均狀況，時空代表性均較差。 本課題的研究目的是開發(fā)可在一段距離內(nèi)對大氣污染物進行實時監(jiān)測的空氣質量連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，重點對差分光學吸收光譜技術(DOAS)用于該系統(tǒng)進行研究。 本課題除了完成部分硬件選型和電

2、學接口外，重點完成以下工作: 1、系統(tǒng)的光譜分析和數(shù)據(jù)處理方法研究。根據(jù)差分光學吸收光譜法的理論，設計了系統(tǒng)的光譜分析算法，分為參考光譜處理和測量光譜處理兩條主線進行。 參考光譜的處理是將標準吸收截面與儀器函數(shù)卷積得到儀器條件下的吸收截面，采用多項式法將差分部分分離出來。測量光譜的處理包括消除光譜漂移、拉伸或壓縮帶來的影響，同樣采用多項式法將差分吸收光譜分離出來。將差分吸收截面和差分吸收光譜做最小二乘法擬合，即可得出相應

3、波段內(nèi)的污染氣體的濃度。 本文提出兩個改進的算法，分別是利用數(shù)字濾波法進行光譜高低頻分離和用面積擬合代替常規(guī)的多元線性回歸的擬合方法。實驗表明，采用數(shù)字濾波技術提高了濃度反演的準確度，將運算時間縮短了約8％，對實時監(jiān)測很有利；利用面積擬合方法則省去了對光譜漂移、拉伸或壓縮的處理，計算量小，同時減小了殘差。 2、系統(tǒng)軟、硬件完成后的整體評價。本課題建立了一套可進行儀器性能評價的實驗臺。通過測量已知濃度的標準氣體，完成了系統(tǒng)