基于卡尔曼滤波的差分光学吸收光谱法

针对差分光学吸收光谱(DOAS)技术中气体吸收结构的重叠问题,提出利用卡尔曼滤波进行光谱校正.卡尔曼滤波是一种递推式的现代滤波方法,它在吸收结构严重重叠的情况下,仍可得到很好的分析结果.文中简介了差分光学吸收光谱法,分析了卡尔曼滤波原理,并应用卡尔曼滤波对大气中SO2的差分光学吸收光谱进行了研究,同时探讨了大气中NO2和O3对SO2测量的影响.实验结果表明,该方法可有效地校正重叠,提高了DOAS系统的精度.     

以DOAS为基础的环境自动监测技术与仪器进展

评述以差分吸收光谱(DOAS)为基础的环境自动监测的技术原理、发展现状和存在的问题,重点讨论其在环境空气质量在线监测、大气污染源排放在线监测、机动车尾气在线监测和远程检测方面的应用.     

基于TDLAS的一氧化碳浓度检测的研究

可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS）是利用气体分子的吸收光谱技术,痕量大气中污染气体的成分及浓度的新方法．介绍了TDLAS系统的组成及原理,分析了气体检测中二次谐波信号的检测原理,建立了待测浓度气体的二次谐波信号与标准浓度的二次谐波信号之间的模型,并用实验验证了该模型的准确性．     

差分吸收光谱技术及在大气监测领域中的应用

差分吸收光谱技术(DOAS：Differential Optical Absorption Spectroscopy)是一种光谱监测技术，其基本原理就是利用空气中的气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体成分，并根据窄带吸收强度来推演出微量气体的浓度。凭借其低廉且简单的设备装置和出色的监测能力，DOAS技术在大气监测领域内在国外已经被广泛应用。鉴于国内的污染形势的日益严峻及对此新兴技术知识的匮乏。对于DOAS技术的工作原理、浓度反演方法及其在大气研究领域内的应用与发展前景做了较为详细的介绍，为今后在大气监测领域里研究和应用DOAS技术提供了必要的理论知识。     

差分光学吸收光谱法在线测量燃烧污染产物浓度

本文将差分光学吸收光谱法(DOAS)应用于在线测量燃烧污染物浓度,介绍了DOAS的基本原理,描述了实验系统,并介绍了三角平滑法处理DOAS吸收截面数据和利用差分光学密度与差分吸收截面之间的互相关来求得混合气体中各气体组分的浓度的方法。     

小波变换-差分吸收光谱法在NO气体浓度反演过程中的研究

差分吸收光谱法通过快变("窄带"高频)分子特征吸收部分来区别微量气体种类。在实际的测量中由于系统噪声信号叠加在吸收光谱上,进而影响测量结果。差分吸收光谱法较为常见的去噪分析方法为多项式拟合平滑滤波的方式,因此提出在不影响原有差分吸收光学密度细节的基础上采用小波变换-差分吸收光谱法进行逐层解析去噪。首先,利用软阈值小波去噪处理随波长在0上下波动的差分光学密度曲线,然后取绝对值求其绝对面积积分。不同气体浓度的差分吸收光学密度的面积积分不同,以此建立浓度反演方程,提高了反演精度。对于本系统而言采用db4母小波的小波母函数和一层分解层数效果最好。     

基于差分吸收光谱法的烷烃气体检测系统的研制

利用差分吸收光谱（DOAS）技术研制开发了一套烷烃类气体检测实验系统,在该实验系统上测量了CH4的吸收光谱以及吸收截面,并利用这些参数开展了CH4气体浓度反演算法的研究.实验结果表明：在常温常压下,CH4的检测结果与标准浓度之间的线性拟合系数R2为0.9998,误差小于3%,CH4的最低检测限为0.01%.这些工作为烷烃光谱录井仪的研发奠定了基础.     

基于差分光学吸收光谱技术检测室内空气质量研究

基于差分光学吸收光谱法原理,研究了一套室内空气质量检测装置.用可调谐二极管激光作为传感光源,采用波长调制方法,通过对谐波信号进行光电探测可得气体浓度.还特别设计了一个利用多个凹面反射镜来延长测量光程的光学系统,可提高系统的检测灵敏度.     

衰荡腔光谱技术检测混合气体中甲醛含量

利用光参量振荡技术产生2.2~3.97μm的宽调谐窄线宽中红外相干辐射.采用该中红外光源和衰荡腔光谱技术建立了一痕量气体成分光谱检测系统,并使用该系统对混合气体中的甲醛成分进行了测量,得到了72×10-9的检测灵敏度.整个光谱检测系统具有很好的光谱分辨率、选择性以及测量灵敏度,适用于大气中多种污染或温室效应气体成分的检测.     

烟气组分含量连续监测系统探头设计及标定方法

为解决采用紫外差分吸收光谱法对烟气中主要气体污染物SO2和NOx进行测量时不方便和误差较大的问题,该文设计了单边插入式双光路探头,能较好适应烟道内高温对探头形状的影响,工作稳定可靠,现场调整方便。光谱数据的定标和标准量化是以Lambert-Beer定律为基础,针对实际环境中的非线性因素所产生的偏离Lambert-Beer定律的现象,该文提出一套可将气体长度变化等效于浓度变化的标定方法,采用不同长度的单一浓度的标准气体,实现了探头高精度标定。使用标定后的探头对SO2和NO两种气体进行多次测量,平均偏差均小于1.5%。     

基于TDLAS一次谐波的甲烷浓度检测系统及其温度补偿研究

本文结合甲烷1 653.72 nm波长2v3带R3支气体吸收线,分析温度变化对甲烷吸收线的谱线特性及甲烷气体浓度测量产生的影响。基于可调谐二极管激光吸收光谱与波长调制光谱技术,应用一次谐波信号检测甲烷气体的浓度,通过温度补偿抑制环境温度变化给检测带来的干扰。实验结果表明,研制的甲烷浓度检测系统的性能稳定,利用温度补偿系数校准后系统测量偏差在1%以内,可以有效地提高系统的检测精度。     

用DOAS法测量厦门地区大气中NO2的浓度

利用太阳作为光源．以美国国家天台所测量的太阳光谱为参考光谱．应用分光光度计分别在厦门东渡气象站和厦门大学对太阳进行跟踪测量．并对得到的光谱数据进行分析．利用差分光学吸收光谱方法反演大气中痕量气体浓度，并将最小二乘法应用于数据反演中．成功地得到大气中NO2的垂直柱浓度；利用光学遥测方法得到了厦门地区上空NO2含量及其变化．经过分析与讨论．我们计算的结果与环境监测部门采用气象常规方法测量的数据基本一致．证实了利用该方法可以较好地监测城市上空大气的污染情况．对空气中有害气体的光学遥测提供了有效的测量手段．     

气体红外激光光声光谱的研究

本文对气体红外激光光声光谱的理论进行探讨,并以分子运动论的物理模型对气体光声信号进行推导。为了提高气体光声系统灵敏度,设计了亥姆霍兹共振光声池,并作了实验验证,其实验数据与理论值基本相符。对乙烯、苯、甲醇、二氯甲烷、氨等微量气体进行了实验检测,得到了它们的光声光谱。实验结果证明,我们建立的气体红外激光光声光谱装置,可对痕量气体进行检测。为大气污染的检测提供了一种先进的高灵敏而又可靠的检测方法。     

生物质燃烧排放物研究进展

生物质燃烧是大气温室气体的主要来源之一,是空气污染的主要构成因素,其对区域大气化学成分和空气质量以及地气系统的辐射平衡产生直接影响进而影响气候变化。科学阐明生物质燃烧排放物是开展大气污染防治工作的基础,亦是制定防控污染天气应急预案的重要依据。笔者从4个方面阐述生物质燃烧排放物的研究进展:生物质燃烧排放物成分,排放源解析及排放模型,生物质燃烧排放特性及其对大气环境的影响,以及燃烧排放物的时空异质性及时空规律性。针对目前研究现状及存在问题,认为应进一步加强生物质燃烧排放物定量化研究,利用 “3S”集成技术、改进算法,注重尺度的转换以及对模型的优化研究; 加强生物质燃烧排放物对生态环境的影响机理研究,进而为大气污染防治工作及制定防控污染天气应急预案提供参考。     

基于光谱吸收的CO2气体检测系统

针对CO₂气体实时在线监测的应用需求,以比尔-朗伯定律为理论基础,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术搭建一套CO₂气体在线检测系统。选择吸收谱线波长为1 609.583 nm,并在系统中搭建两路参考光路用于消除光源信号波动和实现自动寻峰,以提高检测系统的稳定性与准确性。通过对系统的标定与校准,系统测量相对误差小于0.8%,系统重复性小于0.06%,响应时间不超过18 s,对空气中CO₂的体积分数进行连续4 h监测,其值的波动范围为360×10^-6 ~ 400×10^-6。试验结果表明该系统具有较好的稳定性与可靠性,可满足CO₂气体实时在线监测的应用需求。     

光腔衰荡光谱技术应用于痕量气体检测的研究进展

光腔衰荡光谱(CRDS)技术在对痕量气体的检测技术中占有重要的地位。对基于光腔衰荡光谱技术的痕量气体检测相关研究进行了综述,分析了光腔衰荡光谱技术的相关工作原理及技术特点。介绍了CRDS痕量气体检测在大气环境、生物医学、燃烧化学等方面的研究进展以及存在的问题;总结了CRDS痕量气体检测的发展趋势。     

基于激光吸收光谱的水泥工业废气检测方法

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术具有灵敏度高、选择性强、响应快速等特点。利用中心波长为1 579nm的光通信波段光纤耦合近红外分布反馈(DFB)式半导体激光器,结合波长调制技术,建立了基于TDLAS的水泥工业废气实时检测实验装置。通过波长调谐使激光波长同时覆盖CO和CO2的吸收线,实现对这两种成分的同时检测。CO和CO2的最低检测浓度可达4×10-5(体积分数),满足对水泥工业废气的检测要求。     

THz辐射在气体检测中的应用初探

鉴于大气污染问题的日趋严重,人们在寻找不同的技术方法,用于大气化学研究和污染气体检测,从而对空气质量进行监督和对已污染大气进行整治。本文概述了光谱技术在气体检测中的应用,重点介绍了THz辐射在气体检测中的研究进展。     

基于光纤环衰荡腔的甲烷传感系统

为测量甲烷气体浓度,设计基于光谱吸收原理测量气体浓度的传感系统。该系统利用光纤环衰荡腔代替传统的光学腔,使光源产生的光脉冲信号在光纤环中多次循环吸收,延长了吸收路径,从而大大缩短了气室长度。利用该系统对甲烷气体浓度进行测量,对测量结果的参数进行分析,并通过实验仿真得到甲烷气体浓度与光脉冲信号衰荡时间的关系。结果表明:实验结果与理论相符,证明所设计系统正确可靠。