DOAS方法的多特征譜解析及應用.pdf

1、大氣質量的優(yōu)劣直接影響著生態(tài)平衡和人類健康，因此監(jiān)測和控制大氣污染源的排放具有相當重要的意義。為了實現(xiàn)對固定污染源中氣態(tài)污染物(SO2、NOx)和顆粒物的同時在線連續(xù)監(jiān)測，本文對差分光學吸收光譜(DOAS)技術做了進一步的拓展，并設計了基于該方法的固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)。
　　 本文主要內容如下：
　　 1.提出了DOAS方法的多特征譜解析，對于光譜中包含的各種信息的不同特性進行分析，得出它們對于吸收

2、光譜的影響。吸收光譜依據(jù)隨波長和時間變化的快慢，可分離為快波、中快波、中慢波和慢波四個部分，分別與儀器噪聲、氣體污染物的特征吸收、顆粒物擾動和儀器漂移具有很高的相關性，實現(xiàn)了對煙氣中氣態(tài)污染物和顆粒物濃度的同時監(jiān)測。
　　 2.根據(jù)固定污染源中氣態(tài)污染物及顆粒物的光譜特性，提出了基于DOAS方法的CEMS系統(tǒng)的總體設計,并分別介紹了其中的光學系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、機械結構、工控機及軟件設計。對于光學系統(tǒng)中的準直系統(tǒng)進行了設計，基于分光

3、系統(tǒng)的參數(shù)計算系統(tǒng)光譜分辨力為0.102nm。針對系統(tǒng)工作的惡劣環(huán)境，進行了消除雜散光、防潮、防塵、防震及恒溫等多方面的設計。最后利用內置角錐鏡、遮光板、標準氣體樣品池及低壓汞燈進行了系統(tǒng)的標定。
　　 3.提出了利用DOAS方法監(jiān)測氣態(tài)污染物和顆粒物的數(shù)據(jù)處理方法，分為兩條主線：建模實驗和實際測量。在建模試驗中，利用濃度呈梯度分布的單一氣體進行測量，通過Savitzky-Golay數(shù)字濾波器從吸收光譜中提取快波，計算出基準吸收

4、系數(shù)。利用基準截面計算所得的濃度與實際濃度進行多項式擬合，建立擬合公式。利用已知的氣體濃度，排除中慢波中氣體的影響，對顆粒物濃度建模。在實際測量中，從預處理后的吸收光譜中得到中快波，利用最小二乘法計算基準截面下的濃度，再代入擬合公式中得到真實的氣態(tài)污染物濃度。之后排除中慢波中氣體的影響，求出顆粒物濃度。應用光譜平移和拉伸校正，使算法具有更好的適用性。
　　 4.分析了系統(tǒng)中影響測量精度的因素，如溫度、流速、分辨力等，提出了相應的