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LP-DOAS测量乙二醛时大气中干扰吸收的去除(英文) 被引量：3
1
作者 彭夫敏 罗涛 +3 位作者 袁玉鹏 裘灵光 谢品华 刘文清 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1889-1895,共7页
针对利用长光程差分吸收光谱技术在实现对大气中乙二醛实时监测中,一些干扰结构(Xe灯结构,H2O、NO2和O4干扰吸收)对长光程差分吸收光谱技术的影响,讨论了乙二醛的光谱反演方法对干扰吸收的准确去除.针对Xe灯结构由于压力和多普勒展宽程... 针对利用长光程差分吸收光谱技术在实现对大气中乙二醛实时监测中,一些干扰结构(Xe灯结构,H2O、NO2和O4干扰吸收)对长光程差分吸收光谱技术的影响,讨论了乙二醛的光谱反演方法对干扰吸收的准确去除.针对Xe灯结构由于压力和多普勒展宽程度等的变化而引起的Xe灯结构的非线性变化,采用不同时刻的参考灯谱通过光谱插值的方式准确去除,其去除误差引起的剩余结构可降低到比乙二醛的最低理论检测限低3倍;针对H2O的非线性吸收以及特征吸收结构随柱浓度的不同而变化的特点,采用较高和较低浓度H2O吸收光谱插值的方法准确去除了严重干扰乙二醛准确反演的H2O的吸收结构,其去除误差引起的剩余结构可降低到比乙二醛的最低理论检测限低10倍;另外,对于在此波段存在干扰的NO2和O4的吸收结构也实现了准确地去除.干扰结构的准确去除使DOAS对乙二醛的监测实现了较低的实际检测限(0.15ppbv)和较低的测量误差(～10%).最后,在广州郊区对实际大气进行了实际监测,其浓度范围在低于检测限到1.66ppbv之间,与文献报道的浓度范围和变化趋势十分吻合. 展开更多
关键词 长光程差分吸收光谱 乙二醛 挥发性有机物 光谱插值
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采用长光程差分吸收光谱技术(LP-DOAS)的中红外痕量一氧化碳检测仪 被引量：5
2
作者 吕默 王一丁 陈晨 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期2278-2282,共5页
一氧化碳作为一种危险的开采排放气体,在复杂的井下环境中极易累积,对矿工生命安全造成严重威胁。介绍了一种紧凑型一氧化碳检测仪,该仪器采用激发波长为4.65μm的量子级联激光器作为光源,配合中红外碲镉汞光电探测器与光程长度12m的紧... 一氧化碳作为一种危险的开采排放气体,在复杂的井下环境中极易累积,对矿工生命安全造成严重威胁。介绍了一种紧凑型一氧化碳检测仪,该仪器采用激发波长为4.65μm的量子级联激光器作为光源,配合中红外碲镉汞光电探测器与光程长度12m的紧凑型多次反射气室,实现了对痕量一氧化碳气体的检测。自主设计的新型高速光电信号采集系统解决了应用商业示波器造成的信号链阻抗失配的问题。这一新系统的采样带宽为400MHz,采样频率1GSPS,垂直分辨率达到12bit,有效的提高了检测仪的灵敏度与集成度。该仪器采用长光程差分吸收光谱法,通过比较实测光谱与进行Voigt展宽的理论光谱之间的残差得出此检测仪的检测下限为108×10-9。检测仪的测量误差有非平稳,慢时变的特点。根据这一特点我们采用阿伦方差对气体检测仪检测灵敏度进行了估计,经过约40s方差曲线达到极小值,此时阿伦方差值为61×10-9。在2h的稳定性测试中,检测仪稳定度达到2.1×10-3,在长达12h的稳定性测试中,检测仪的稳定度依然可以达到1.7×10-2。此仪器具有较高的灵活性,通过更换不同激射波长的激光器可以实现对多种气体的痕量检测。 展开更多
关键词 量子级联激光器 痕量气体检测 光电信号采集系统 长光程差分吸收光谱 残差分析 阿伦方差
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基于红光二极管为光源的LP-DOAS系统监测大气NO_3自由基的研究 被引量：2
3
作者 李素文 刘文清 +2 位作者 王江涛 谢品华 汪徐德 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期444-447,共4页
NO3自由基是夜间大气中最重要的氧化基团,鉴于NO3自由基易变性以及极低的大气浓度,开发了以发红光二极管(LEDs)为光源来监测大气NO3自由基的长程差分吸收光谱系统(LEDs-DOAS)。分析了新型红光二极管Luxeon LXHL-MD1DLEDs的谱特性,研究... NO3自由基是夜间大气中最重要的氧化基团,鉴于NO3自由基易变性以及极低的大气浓度,开发了以发红光二极管(LEDs)为光源来监测大气NO3自由基的长程差分吸收光谱系统(LEDs-DOAS)。分析了新型红光二极管Luxeon LXHL-MD1DLEDs的谱特性,研究了以其为光源的长程LEDs-DOAS系统测量大气NO3自由基的原理,设计了大气NO3测量自由基的装置,给出监测的大气吸收光谱,研究了反演NO3的方法,并给出反演谱图和一周大气NO3浓度的时间序列图。研究结果表明当光程为2.8km时,LEDs-DOAS系统的探测限大约为12ppt。 展开更多
关键词 红光二极管 大气NO3自由基 长程差分吸收光谱系统
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长光程差分吸收光谱法 被引量：6
4
作者 吴桢 虞启琏 +1 位作者 张帆 姚建铨 《环境科学与技术》 CAS CSCD 2003年第1期48-49,共2页
长光程差分吸收光谱法是一种实时、在线监测方法 ,可同时对多种气体进行连续监测。使用这种方法获得的数据经计算机处理后 ,可分析出大气中各种污染物的含量。介绍了这种方法的基本原理、仪器结构及它的应用。
关键词 长光程 差分吸收光谱法 光谱仪
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短光程下差分吸收光谱法测量低浓度污染气体的反演算法 被引量：5
5
作者 邵理堂 汤光华 +1 位作者 许传龙 王式民 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第23期65-70,共6页
传统差分吸收光谱(differential optical absorption spectroscopy,DOAS)技术对长光程或高浓度烟气污染物可以实现准确、快速和在线测量,但是对于短光程、低浓度污染气体测量却存在较大的浓度反演误差。该文提出了一种新的光谱数据处理... 传统差分吸收光谱(differential optical absorption spectroscopy,DOAS)技术对长光程或高浓度烟气污染物可以实现准确、快速和在线测量,但是对于短光程、低浓度污染气体测量却存在较大的浓度反演误差。该文提出了一种新的光谱数据处理方法,并对信噪比较低的实测光谱数据进行了浓度反演。研究结果表明:气体浓度在0～150mg/m3范围内,新算法的反演精度明显优于传统算法,反演误差都在10%以内;在150～4000mg/m3范围内与传统算法相当;超过4000mg/m3后新算法的反演误差较大。新算法具有良好的抗烟尘干扰能力,其零点误差较传统算法减小了95%以上。与传统DOAS算法相结合可以获得较宽的动态测量范围。 展开更多
关键词 差分吸收光谱法 最小二乘算法 短光程 低浓度 污染物 浓度反演
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低光学厚度下差分吸收光谱技术反演算法研究 被引量：3
6
作者 宋飞虎 汤光华 +1 位作者 许传龙 王式民 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期98-101,共4页
差分吸收光谱法(differential optical absorption spectroscopy,DOAS)对大气痕量气体浓度可以实现准确、快速和在线测量。在短光程、低烟气浓度的条件下,该文提出了基于有限冲击响应(finite impulse response,FIR)滤波和蚁群算法的改进... 差分吸收光谱法(differential optical absorption spectroscopy,DOAS)对大气痕量气体浓度可以实现准确、快速和在线测量。在短光程、低烟气浓度的条件下,该文提出了基于有限冲击响应(finite impulse response,FIR)滤波和蚁群算法的改进DOAS算法,以改善SO2低光学厚度造成的信噪比较低这一情况。算法首先采用FIR滤波算法对光谱进行预处理;之后利用蚁群算法来进行全局寻优求解。通过实验加以验证,在常温常压流动状态条件下,对13.2mg/m3的SO2标准状态气体进行浓度反演。研究结果表明,改进的DOAS算法能较好地消除噪声的影响,提高测量精度,测量误差在10%以内,较传统反演算法有很大提高。 展开更多
关键词 差分吸收光谱法 有限冲击响应滤波 蚁群算法 短光程 低浓度
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长程差分吸收光谱技术气体浓度反演误差的定量估计 被引量：1
7
作者 李素文 刘文清 +3 位作者 谢品华 张玉钧 李昂 陈腾云 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1254-1258,共5页
长程差分吸收光谱法(LP-DOAS)是基于最小二乘原理来反演大气痕量气体浓度的。LP-DOAS能对痕量气体进行高灵敏的测量,但是还没有统计的方法定量确定LP-DOAS反演误差。痕量气体的吸收通常很弱,外来影响因素决定了检测限和测量精度,其被误... 长程差分吸收光谱法(LP-DOAS)是基于最小二乘原理来反演大气痕量气体浓度的。LP-DOAS能对痕量气体进行高灵敏的测量,但是还没有统计的方法定量确定LP-DOAS反演误差。痕量气体的吸收通常很弱,外来影响因素决定了检测限和测量精度,其被误当做真正的吸收,增加了没有统计特性的噪声到残差中,导致最小二乘拟合误差(err(LSQ))有一个明显的误估计。研究采用蒙特卡罗方法,通过残差的循环移位定量确定差分吸收光谱法反演气体浓度的误差。实验结果表明,蒙特卡罗方法可以定量估计差分吸收光谱法反演误差,误估计因子为1.13,而err(LSQ)为3.12。 展开更多
关键词 长程差分吸收光谱 蒙特卡罗 循环移位 误差
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呼吸性粉尘吸收系数的光声光谱探测 被引量：2
8
作者 靳华伟 谢品华 +4 位作者 胡仁志 刘文清 李治艳 陈浩 黄崇崇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1993-1998,共6页
针对呼吸性粉尘浓度连续、可靠、低成本的实时检测需求,实现了光谱应用技术创新,提出了一种基于光声光谱的呼吸性粉尘探测系统,低功率二极管激光器光谱中心波长为403.56nm及相应的NO2有效吸收截面为5.9485×10^-19cm^2·mole^-1... 针对呼吸性粉尘浓度连续、可靠、低成本的实时检测需求,实现了光谱应用技术创新,提出了一种基于光声光谱的呼吸性粉尘探测系统,低功率二极管激光器光谱中心波长为403.56nm及相应的NO2有效吸收截面为5.9485×10^-19cm^2·mole^-1;通过频率扫描拟合得到了1.35kHz的谐振频率。开展了光声池结构的影响分析,得到了光声池长度参数对本底噪声影响较小但对激光信号影响较大、内径参数对本底噪声存在一定影响但对本底噪声影响较小的结论。在考虑品质因数、加工条件、使用场合和待测对象属性等影响情况下,选用120mm的长度参数和8mm的内径参数;基于长度为60mm、内径为25mm的缓冲腔结构,开展了缓冲隔板对系统稳定性的影响分析,通过在缓冲腔中设置缓冲隔板,降低了本底噪声、稳定了系统,其幅值及波动由(2.83±0.11)μv稳定为(1.26±0.03)μv。分析得到了NO2的比吸收系数为195.28Mm^-1·(mg·m^-3)^-1,利用NO2气体在405nm处的吸收对系统进行了标定,得到了拟合斜率为0.04368μv/Mm^-1、相关系数为0.998、池常数为300.24Pa·cm·W^-1的结论。同时在1min平均时间下,得到了系统探测浓度下限及吸收系数为2.30μg·m^-3和0.448Mm^-1。基于标准微球的聚苯乙烯作为气溶胶发生器对象开展了呼吸性粉尘的吸收系数影响分析,进行了5μm以下不同数浓度颗粒及同一数浓度下不同粒径颗粒吸收系数的测试,结果表明:呼吸性粉尘的吸收系数和数浓度成正比,线性拟合后的斜率为10.598±0.64196,相关系数为0.993;吸收系数曲线的方差在3~4Mm^-1间,不同粒径的颗粒对吸收系数存在着一定的影响;随着粒径增加,吸收系数随之增加。开展了环境大气中NO2的测量,选用0.2μm的过滤膜滤除粉尘的干扰,实验结果表明大气NO2浓度为16.4~61.6μg·m^-3,平均浓度为41.1μg·m^-3。为了证实测量系统的准确性,与课题组自行研发的长光程差分吸收光谱系统(LP-DOAS)进行了对比测试,测试结果显示了本光声光谱系统和LP-DOAS系统测量NO2浓度的相关性较好,线性拟合后的斜率为1.01178±0.04013,相关系数为0.94781。开展了环境大气中呼吸性粉尘的测量,选用5μm过滤片过滤环境大气,通过“NO2+5μm粉尘”和“NO2+0.2μm粉尘”两路测量对象的差分测量,得到了呼吸性粉尘的变化趋势,可以满足自然悬浮状态下的呼吸性粉尘吸收系数实时测量。 展开更多
关键词 光声光谱 呼吸性粉尘 吸收系数 长光程差分吸收光谱
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