基于差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)的空氣質(zhì)量連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)研究.pdf

1、大氣污染破壞生態(tài)系統(tǒng)并對(duì)人體健康造成極大危害。為了防治大氣污染，首先要對(duì)各種大氣污染物進(jìn)行監(jiān)測。目前我國正在運(yùn)行的空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)基本靠引進(jìn)國外設(shè)備，主要采用點(diǎn)式采樣，只能了解監(jiān)測點(diǎn)采樣空間的大氣污染情況以及采樣時(shí)段內(nèi)的平均狀況，時(shí)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(duì)大氣污染物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的空氣質(zhì)量連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，重點(diǎn)對(duì)差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)(DOAS)用于該系統(tǒng)進(jìn)行研究。 該系統(tǒng)分為差分光學(xué)吸收光譜儀器、PM10

2、監(jiān)測儀和氣象參數(shù)監(jiān)測儀三部分，本課題除了完成部分硬件選型和電學(xué)接口外，重點(diǎn)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(xué)吸收光譜法的理論，設(shè)計(jì)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(jìn)行。參考光譜的處理是將標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)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(xiàng)式法將差分吸收光譜分離出來。將差分吸收截面和差

3、分吸收光譜做最小二乘法擬合，即可得出相應(yīng)波段內(nèi)的污染氣體的濃度。 本文提出兩個(gè)改進(jìn)的算法，分別是利用數(shù)字濾波法進(jìn)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(shí)驗(yàn)表明，采用數(shù)字濾波技術(shù)提高了濃度反演的準(zhǔn)確度，將運(yùn)算時(shí)間縮短了約8％，對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測很有利；利用面積擬合方法則省去了對(duì)光譜漂移、拉伸或壓縮的處理，計(jì)算量小，同時(shí)減小了殘差。 2、系統(tǒng)軟硬件完成后的整體評(píng)價(jià)。本課題建立了一套可進(jìn)行儀器性能評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)