差分吸收光谱反演方法于环境监测系统中的应用研究

发布时间：2015-08-17 17:01:45 来源：文档文库

小中大

字号：

手机查看

摘要：本文对差分吸收光谱法对大气污染的监测作用进行了介绍，通过对最小二乘法的分析和实践，与当地环境监测数据进行对比，对最小二乘法对差分吸收光谱反演方法的适用性给出了证明。

关键词：差分吸收光谱；环境监测；最小二乘法

1、引言

差分吸收光谱之所以可以用于环境监测，是由于差分吸收光谱利用气体分子根据波段的不同对其差分吸收的不同来对气体在大气中的浓度进行反演。差分吸收光谱反演方法与上个世纪七十年代被提出，直到目前，经过光学研究的不断发展，差分吸收光谱反演方法已经被广泛应用于大气污染的研究和环境监测。

差分吸收光谱反演方法相对一些传统的监测方法来说，为环境监测提供了巨大的便利。主要的优势有设备覆盖范围广；测量结果具有很强的代表性；测量时不会改变气体分子的化学性状，而且可以将几种不同的气体分子同时测量，为大气化学变化和污染物的转变规律打下了重要的基础。

由于要在同一波段对多种气体的浓度进行测量，而且用差分吸收光谱反演方法可以测量到极其微小的浓度数据，最小二乘法的使用使气体浓度的繁衍取得了非常好的效果。本文主要对差分吸收光谱反演方法的测量仪器以及查分吸收光谱反演方法的实用性等内容进行了分析和探讨。

2、测量仪器

测量仪器包括光源、发射和接收系统、角反射镜、石英光纤、单色仪、快速扫描装置(RSD)、光电倍增管(PMT)、高速A/D转换卡和计算机等。工作过程为:氙灯发出的光由次镜向主镜外，用平行光将其射入远处的角反射镜，主镜将角反射镜反射会的一部分光进行汇聚，通过次镜的再次反射在光纤的入射端聚集，光通过光纤后,入射到单色仪的入射狭缝,经单色仪分光以后,形成一条光谱,这条光谱是按波长的大小排列的，旋转扫描装置上的狭缝(宽度也是0.1mm)，将光谱放在出射窗口焦平面位置进行扫描 ,通过狭缝的光照到光电倍增管的接收端面,光信号将会被光电倍增管转化为电信号,最后经过A/D转换送入电脑进行处理.狭缝每扫描一次就可得到一条光谱,实际工作中为了提高信噪比,一般将四万条光谱平均后再进行处理,所以每次测量周期大约为五分钟。光程应为光源到角反射镜距离的两倍.测量结果为几次测量的平均值。