基于光聲光譜技術(shù)氣溶膠光吸收系數(shù)在線檢測裝置的研究.pdf

1、大氣氣溶膠粒子作為地球-大氣系統(tǒng)的重要組成部分，由于其散射太陽輻射、吸收地球輻射及其和云之間的相互作用對氣候及輻射產(chǎn)生顯著影響。同時(shí)，氣溶膠也是環(huán)境監(jiān)測的重要對象，是霧霾的關(guān)鍵成因，霧霾嚴(yán)重影響環(huán)境能見度。氣候強(qiáng)迫和能見度主要取決于氣溶膠的光學(xué)特性。因此，對大氣氣溶膠的光學(xué)吸收特性的精確測量具有非常重要的意義。光聲光譜技術(shù)是一種新型的痕量氣體檢測法，因其可直接在線檢測自然懸浮狀態(tài)的氣溶膠粒子，無需對粒子進(jìn)行分離處理，且不受粒子散射影響等

2、優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為是研究氣溶膠光吸收特性的有效方法。
　　本文基于光聲光譜技術(shù)的理論指導(dǎo)，研發(fā)了一臺(tái)用于大氣氣溶膠光學(xué)吸收系數(shù)在線檢測的小型化光聲檢測裝置。通過設(shè)計(jì)高性能的光聲池，在光聲池達(dá)到較高Q值的同時(shí)又使其諧振頻率不易受外界環(huán)境溫濕度影響，免去了經(jīng)常標(biāo)定光聲池的必要性；通過抑制檢測裝置的整體噪聲，有效提高了檢測裝置的靈敏度并降低了檢測極限。
　　本文利用研制的小型化裝置，首先對該檢測裝置進(jìn)行了性能分析，給出了儀器的響應(yīng)時(shí)間

3、、檢測靈敏度和檢測極限，其次對該儀器進(jìn)行溯源和不確定度分析，隨后使用該儀器測試了人為燃燒產(chǎn)生黑碳?xì)馊苣z驗(yàn)證了該儀器測試氣溶膠吸收系數(shù)的可行性；接著測試了室外大氣氣溶膠光吸收系數(shù)，發(fā)現(xiàn)出行早晚高峰過后吸收系數(shù)會(huì)增大；最后，使用該儀器和杭州市鳳凰山氣象站做了為期一周的對比測試，給出了En值。
　　本論文的主要工作有：
　　1.研發(fā)了一臺(tái)用于大氣氣溶膠光吸收系數(shù)在線檢測的小型化光聲檢測裝置。與傳統(tǒng)的光聲系統(tǒng)相比：在產(chǎn)生激光調(diào)制信號(hào)

4、方面，我們采用了可以發(fā)出方波信號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡代替了函數(shù)發(fā)生器；在數(shù)據(jù)處理方面，我們使用了高速的數(shù)據(jù)采集卡結(jié)合使用上位機(jī)軟件LabVIEW編寫的測試程序代替了鎖相放大器進(jìn)行光聲信號(hào)的鎖相提取運(yùn)算，極大地簡化了系統(tǒng)裝置，減小了系統(tǒng)體積，更適合現(xiàn)場測量及市場推廣。
　　2.本文通過設(shè)計(jì)高性能的光聲池，使光聲池在達(dá)到較高Q值的同時(shí)確保其諧振頻率不易受環(huán)境溫濕度的影響，免去了經(jīng)常校準(zhǔn)光聲池的必要性。
　　3.在噪聲處理方面，本文通過對

5、光聲池兩端的窗口片進(jìn)行鍍膜處理降低窗口片的吸收噪聲，使用消聲器控制氣管的振動(dòng)噪聲，從而降低了系統(tǒng)整體噪聲，提高系統(tǒng)靈敏度，降低系統(tǒng)檢測極限。
　　4.在裝置校準(zhǔn)方面，與傳統(tǒng)的光聲系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)的方法相比，本文直接使用室內(nèi)空氣作為標(biāo)定氣體，以室內(nèi)空氣中的二氧化碳?xì)怏w作為吸收物質(zhì)校準(zhǔn)裝置。該校準(zhǔn)方法使用的緩沖氣體和實(shí)際測量大氣氣溶膠時(shí)的緩沖氣體基本一致，結(jié)果更為真實(shí)、準(zhǔn)確，且無需額外制備和攜帶標(biāo)準(zhǔn)氣體。
　　5.本文提出了