差分吸收光谱法测量大气污染的测量误差分析(精)

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自动监控(气)运行工试题3(答案)

自动监控（气）运行工（三）答案一、判断题(每题1分，共20分；对的打“√”；错的打“×”)1、烟气排放参数监测系统是对排放烟气的温度、压力、湿度、流速等物理参数进行监测，用以将污染物的浓度转换成标准干烟气状态和排放标准中规定的过剩空气系数下的浓度。

（×）2、完全抽取式分析仪采用的分析原理主要利用的是红外、紫外的吸收光谱原理，稀释抽取式分析仪采用的只有红外、紫外的发射光谱原理。

（×）3、加热采样管是将样气从采样探头输送至分析仪的管路，加热温度一般为85℃。

(×)4、由于直接抽取法的后处理方式是在分析仪后除湿、除尘处理的，而前处理方式是在分析仪前处理的，所以后处理方式的分析仪的采气流量比前处理方式的大。

（×）5、采用相关气体滤光片技术可在同一检测室测定不同的被测气体。

（√）6、差分吸收光谱法（DOAS）用参比波长代替参比气室，所以其分析原理不服从朗伯 -- 比尔定律。

（×）7、零点校准气中水分可使红外气体吸收分析仪标定后引起负误差，但使紫外气体吸收分析仪标定后引起正误差。

（×）8、直接测量法不需要抽取探头或采样系统。

（√）9、采用单波长测量原理的直接测量式CEMS，必须选择待测成分的最大吸收波长处对其进行测量。

(×)10、采用DOAS技术的直接测量式CEMS，在待测成分存在化学行为干扰的情况下，不能正确地测量其绝对浓度。

(×)11、单位光程不透光度大的烟气排放一定有更高的烟尘排放浓度。

（×）12、光学法烟尘监测仪光源一般调制到1KHZ到5KHZ，调制的目的主要是消除背景光的干扰、提高仪器的稳定性及抗干扰能力。

（√）13、电化学氧含量监测仪的传感器在工作时，O2在工作电极上得电子，然后通过扩散透气膜进入对电极，再在对电极上失电子。

(×)14、平均压差皮托管法和S型皮托管法都不适合于测定低流速烟气的流速。

基于差分吸收光谱法监测VOCs的仪器比对测试

基于差分吸收光谱法监测VOCs的仪器比对测试施禅臻;李亚飞;刘悦;张爱亮;丁臻敏;陈启悦;蔡泽仁【摘要】通过在化学工业园进行的比对测试表明,基于开放式光路差分光谱吸收法技术(LP-DOAS)的在线仪器监测到了环境空气中的多种挥发性有机物气体(甲烷、异丁烷、乙酸乙酯、乙烯及部分苯系物)等,并且能够有效捕捉极值.标准气体比对结果显示,仪器在高浓度比测(开放光路中通入样品气体)中具有较好的结果(示值误差较低、稳定性重复性较好),能够对丁二烯、丁酮、丙烯等气体有效监测;而低浓度测试(吸收光池法)结果中示值误差较高,表明LP-DOAS可能存在系统性偏差.在比对测试方法上,针对LP-DOAS等新型光学监测技术,美国TO-16建议方法(开放光路中通入样品气体)能够较真实地模拟监测环境状况,应进一步结合我国计量检定规程以及技术规范,进行探索实践.【期刊名称】《上海计量测试》【年(卷),期】2017(044)006【总页数】3页(P30-32)【关键词】LP-DOAS;VOCs;比对测试;TO-16【作者】施禅臻;李亚飞;刘悦;张爱亮;丁臻敏;陈启悦;蔡泽仁【作者单位】上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院【正文语种】中文光学在线监测技术作为测定大气中痕量挥发性有机物和有毒有害物的有效方法，近年来发展迅速、不断推广应用[1-3]。

相较于传统的化学法（又称湿法），光学法（又称干法）因为响应快、维护简易而广泛应用于环境监测。

具体而言，国内外目前主要包括开放式光路差分光谱吸收分析法（Long-Path Differential Optical Absorption Spectroscopy，LPDOAS）、傅里叶红外变换光谱技术（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）和调谐二极管激光吸收光谱法（Tunable diode laser absorption spectrometry，TDLAS）[1-2]。

基于差分吸收光谱法的大气质量在线连续监测系统

基于差分吸收光谱法的大气质量在线连续监测系统郁敏;南学芳;李楠;杨杰;张宇;高秀敏【摘要】为精确测量气体组分及其浓度,根据大气中硫化物和氮化物在紫外波段对光谱分子的吸收特性及基于差分吸收光谱技术及相应的计算方法,设计了大气质量在线连续监测系统.该系统对硬件做了性能提升,实现了高速精确采集;在算法上对Lambert-Beer定律进行了优化,消除了Rayleigh散射和Mie散射的影响,使测量结果更加精准,达到了精确、快速、实时地监测气体组分及其浓度的目的.【期刊名称】《光学仪器》【年(卷),期】2016(038)003【总页数】5页(P262-266)【关键词】差分吸收光谱技术;连续监测;环境监测;气体浓度【作者】郁敏;南学芳;李楠;杨杰;张宇;高秀敏【作者单位】杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州 310018;杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州 310018;杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州310018;杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州 310018;杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州 310018;杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州 310018【正文语种】中文【中图分类】TN253大气污染物主要包括硫化物、氮氧化物等,随着交通运输和工业的快速发展,大气污染日趋严重,逐渐影响人们的身心健康,因此大气污染也越来越受到关注[1]。

对此,我们有必要研制一种可监测大气污染物的监测系统。

电化学分析法是目前大气污染物监测设备所采用的主要方法,能够得到广泛应用的主要原因是其价格低廉、结构简单,但由于存在操作繁琐、维护量大、交叉干扰、寿命短等缺点,该技术已处于被淘汰的状态。

紫外荧光法虽然操作简单及精度高,但其只适合测量二氧化硫,不能同时测量氮氧化物。

光谱检测技术灵敏度高,一般可达到10-9～10-12级,能满足对大气痕量气体的检测要求,同时光谱检测技术具有可检测气体种类多、响应时间快、受环境因素影响小、维护周期长等优点,非常适用于现场的在线连续监测[2-3]。

差分吸收光谱技术在环境检测中的应用研究

差分吸收光谱技术在环境检测中的应用研究[摘要]差分吸收光谱技术虽然是一种新兴的空气检测方法，但是在很多方面比传统检测技术优势明显。

笔者结合对差分吸收光谱技术的研究，在论文中阐述了差分吸收光谱技术的原理以及在大气环境检测中的应用。

[关键字]差分吸收光谱技术技术原理大气环境检测随着世界经济的不断发展，工业气体排放日益加重，空气中充斥着大量的二氧化硫以及氮氧化物等有害气体，不但造成空气环境的极端恶劣，也给人们的身体健康造成了严重的影响。

当前，各种检测技术方法或大或小的存在弊端、缺陷，随着环境检测理论与技术的进步，差分吸收光谱技术脱颖而出，成为大气环境检测领域的宠儿。

1差分吸收光谱技术在环境检测应用中的发展自二十世纪八十年代以来，美国、瑞典、德国等诸多国家开发出以常规光源为基础的长光程光谱分析仪，并投入市场使用，我国开始自主研发差分吸收光谱技术则开始于1998年，在2002年一些科研机构开发出相应的环境监测系统，能有效检测出空气中的有害气体，包括二氧化硫、二氧化氮以及氨气等，目前这些仪器主要分布于南宁、北海、桂林以及张家港、怀化等地区。

2差分吸收光谱技术的基本原理差分吸收光谱技术简称DOAS，根据分子吸收光辐射的原理，不同的分子吸收的光辐射也各不相同，因此当光穿过被检测气体样本时，会被样本中的分子选择性吸收，从而使得光在结构上与没穿过样本之前的光有所不同，通过与原先的光谱进行分析即可得到吸收光谱。

分析吸收光谱能够确定样本中是否存在一些特定的成分，同样也可以分析出样本中这些特定物质的含量。

图1为典型的DOAS系统示意图，根据Lambert-Beer吸收定律，当光线穿过均匀且有一定厚度的气体介质时，假设该气体介质厚度为L，浓度为C，可得透射光强I（λ，T，P）和入射光强I0（λ）的关系公式为：I（λ，T，P）= I0（λ）·e-σ（λ，T，P）·C·L ①其中σ为气体的吸收截面。

差分吸收光谱技术在大气环境监测中的应用研究

179ECOLOGY区域治理作者简介：刘洪祥，生于1971年，临沂市生态环境局沂水县分局工学学士，高级工程师。

差分吸收光谱技术在大气环境监测中的应用研究山东省临沂市生态环境局沂水县分局刘洪祥摘要：近年来，随着我国经济的发展，对各种资源的不断开发利用，虽然在很大程度上加快了我国经济的增长，但是在发展经济的时候，对环境也造成了一定的伤害。

所以近些年来，国家在环保方面投入了巨大的人力和物力资金，以重点保护我们环境，一方面是践行可持续发展的战略；另一方面也保护了我们的身体健康，。

但是在空气质量的检测方面，我国的监测系统主要是靠引进国外的设备，本课题主要是使用差分吸收光谱技术对大气的环境进行检测。

关键词：大气污染监测；光谱技术；数据处理；滤波技术中图分类号：X51文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）26-0179-0001人们在日常生活中，时时刻刻都离不开空气和水，所以空气的质量决定了生命的质量，但是近些年来，大气污染对我们赖以生存的生态系统造成了一定的破坏，从而对人们的生命产生了一定的威胁，本文主要是研究开发一种可以对短距离内的大气污染物进行实时的监测的技术，从而能够对周围的空气质量做出及时的反馈，能够准确地判断出各个不同地方的大气污染情况，并及时地做出相应的处理。

一、大气污染的传统监测技术在使用非光学分析法进行大气污染监测时，主要是有化学分析法、电化学分析法和色谱法等。

（一）化学分析法化学分析法是利用不同物质之间进行化学反应，主要是有重量分析和容量分析两类，重量分析法存在较大的误差，它主要是对颗粒较大的物质进行检测，比如烟尘、粉尘、生产性颗粒等物质；容量法的操作比较简便，但是敏感度不够，所以对于一些浓度较低的物质，不能够达到很好的检测作用。

（二）电化学分析法电化学分析法主要是在化学分析法的基础之上逐渐发展起来的，它的原理是利用物质的电化学性质来测量其含量，例如，在溶液中，测定溶液的导电能力或者是电解出导电粒子的能力，从而反向地推理出大气中一些有毒有害的物质的含量。

差分吸收光谱技术测量误差的原因

差分吸收光谱技术测量误差的原因
差分吸收光谱技术是一种用于测量物质溶液或气体中的特定化合物浓度的方法。

测量误差可能源于以下几个方面：
1. 仪器误差：差分吸收光谱技术需要使用光源和光谱仪等设备进行测量，这些设备本身可能存在一定的误差。

例如，光源可能有波长偏移或强度波动，光谱仪可能有波长校准不准确等问题。

2. 样品制备误差：差分吸收光谱技术需要将待测溶液或气体样品与参比样品进行对比测量，样品的制备过程中可能存在误差。

例如，样品的浓度准备不一致、溶解度问题、样品容器对光的吸收等因素都可能导致测量误差。

3. 光路误差：差分吸收光谱技术使用光路进行测量，光路中可能存在光束发散、反射损失、传输损耗等问题，这些会导致光强的损失或变化，进而影响测量结果。

4. 环境因素：环境因素对差分吸收光谱技术测量误差也有一定影响。

例如，温度变化导致光源、光谱仪等设备的性能改变，湿度变化导致样品中的水分含量变化等，这些都可能影响测量误差。

5. 数据处理误差：差分吸收光谱技术需要进行数据处理和分析，数据处理的误差也可能引入测量误差。

例如，峰的分析误差、背景校正不准确等因素都可能导致测量结果的偏差。

综上所述，差分吸收光谱技术测量误差主要包括仪器误差、样品制备误差、光路误差、环境因素和数据处理误差等多个方面。

为了提高测量精度，需要注意这些因素并进行相应的校准和控制。

差分吸收光谱法测量大气污染的浓度反演方法研究

= ujΠ L , L 为光程 .
我们模拟了一组数据以验正该方法的适用性 . 3 图 3 是 SO2 , O3 , NO2 的浓度分别为 0. 0099mgΠ m
3 3 ( SO2 ) , 0. 031mgΠ m ( O3 ) , 0. 021mgΠ m ( NO2 ) 在波长
( 8)
其中 u1 , u2 , …, un 是拟合系数 ,σ ij 分别是第 j 种气体在第 i 个数据点的吸收截面大小 . 对所有的数据点来说 ,可用一方程组表示为 σ σ … σ u1 R (λ 11 12 1n 1) σ 21 σ 22 … σ 2n … … … σ mn
u2
… … σ σ m1 m2
q
kj =
d=0
∑r
d
×j .
d
( 4)
如果 kj 等于 r0 ,则说明测量光谱中每一点的值都是扫描光谱中相同数量采样点的强度值之和 , 这时我们认为光谱仅仅是平移的 ,假如 rd ≠ 0 , 我们认为光谱被压缩或拉伸了 . 这时测量光谱 I ( j) 可表示为
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着光谱波长 ( 通道数) 的增加而呈现线性或非线性变化时 ,就要对比值光谱 R (λ) 进行压缩或拉伸 . 这种变换的方法是 ,在对光谱进行扫描时 ,设采样点数为
m ,测量光谱 I 中的实际数据点数为 s , 每一数据点
对应光谱中的一个波长值 , 任意波长处的光谱强度则是对应数据点的值 , 测量光谱中第 j 个数据点的值是扫描光谱 I′ 中相应位置处 kj 个采样点的强度值之和 , kj 可用多项式表示为

浅谈差分吸收光谱技术及在大气监测领域中的应用

浅谈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是近年来应用较为广泛的大气监测方法之一，具有高效率、大范围、便于操作等方面的优势，可以用于大气领域的长期监测工作。

为此，本文针对差分吸收光谱技术的原理与技术要点进行分析，并探讨这门技术在大气监测领域中的应用，希望能够推进这种技术在更加广泛的领域应用。

标签：差分吸收光谱技术；大气监测；比尔-郎博特定律前言：近年来，人们在生产与生活过程中给周边环境造成的影响越来越大，大气污染、臭氧空洞与厄尔尼诺现象逐渐加剧，人们愈发关注环境问题，雾霾及PM2.5对于大气环境的影响也逐渐成为近年来的热门词汇，这种情况下，研究差分吸收光谱技术及其在大气监测中的具体应用，对于探究大气问题具有重要作用。

1.差分吸收光谱技术原理本质上来说，差分吸收光谱技术是利用光谱会被分子所吸收的特性，并根据比尔-郎博特定律中对于不同分子对光辐射区别吸收特点对空气成分与浓度进行判断的一种方法。

当空气或空气池中经过同一束光线时，空气中的不同分子会对光线进行有差别的吸收，会影响光线的波长、强度与光子的组成，被空气分子吸收之后的光谱，同原本的光谱相互对比，即为吸收光谱，此时分析吸收光谱就可以确定空气中某些物质的成分与数量。

一般来说，运用差分吸收光譜技术来监测空气情况，会采用光源、空气池、望远镜设备来进行，由光源发出光束，经过空气池最后通过望远镜来观察，在这一过程中，光线会经过不同的分子吸收与散射作用发生改变。

根据比尔-郎博特定律，光线经过一段分散均衡、厚度（L）一定、密度（C）一定的空气时，透射后的光线强度为I（λ，T，P）和透射前的原光线强度I0（λ）之间的关系为这其中，σ是气体吸收光线谱时的横截面，是一个函数，其种类在于光谱波长、空气温度与压力、空气中分子的种类，其单位为cm2/mole。

空气池中的真实温度与压力，会影响空气吸收光谱的横截面，对光产生散射作用，当空气温度升高18°R，光栅光谱设备就会产生1个像素的位移，当光谱出于室内正常温度或者高温情况下，空气温度与压力对于空气吸收光谱横截面的影响也会对计算带来不利影响，在空气中，光线的强度会随着空气分子的吸收而逐渐衰减，空气内分子对于光子的吸收与散射作用的叠加，其结果如下：这其中，σi是i类型的空气吸收光谱时的横截面；Ci是i类型的空气从空气厚度L中的平均密度；εM是光线的米氏散射系数；εR是光线的瑞利散射系数；A是测量系统与光线波长关系转变较为缓和的结构。

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光第22卷第8期2002年8月文章编号:025322239(2002)0820957205学学报Vol.22,No.8August,2002差分吸收光谱法测量大气污染的测量误差分析周斌刘文清齐锋李振璧崔延军(中国科学院安徽光学精密机械研究所环境监测研究室,合肥230031)3摘要:差分吸收光谱技术被广泛地应用于测量大气中微量元素的浓度,尽管该技术利用最小二乘法来反演待测气体的浓度,能够得到很高的测量精度。

但是,由于仪器本身的噪声以及测量波段其它气体的干扰等,使得仪器的测量有一定的误差,而且上述因素还决定着仪器的测量下限。

对差分吸收光谱方法的测量误差以及引起误差的原因作了详细的分析。

关键词:差分吸收光谱;误差分析;环境监测;相对测量误差中图分类号:O433.5+1文献标识码:A1引言差分光学吸收光谱(DOAS)方法最初由[1,2][3]Platt和Noxon等人在20世纪70年代提出,该方法是利用光线在大气中传输时,大气中各种气体分子在不同的波段对其有不同的差分吸收的特性来反演这些微量气体在大气中的浓度,经过一段时间的发展,目前已渐渐成为进行大气污染模式研究和大气污染监测的常用方法之一。

差分吸收光谱方法具有一些传统监测方法所无法比拟的优点,一套差分吸收光谱系统的监测范围很广,可直接监测方圆几平方公里的范围,所以测量结果比点测量仪器更具有代表性;该方法采用非接触方式,在测量时不会影响被测气体分子的化学特性,这特别适合于测量一些性质比较活泼的气体分子和离子的质量浓度,比如NO3、BrO和OH等;差分吸收光谱方法的测量周期短、响应快,并且一台装置可同时测量几种不同气体的质量浓度,这对研究大气化学变化和污染物之间相互转化规律有着非常重要的意义。

差分吸收光谱方法有很低的测量下限,但是系统的噪声、测量波段的选择等因素对测量结果会有很大的影响,给仪器测量带来较大的误差,本文就对差分吸收光谱方法的测量误差,以及引起误差的原因做一详细的分析。

2差分吸收光谱方法简介2.1差分吸收光谱工作原理我们知道各种气体在不同的光谱波段都有自己的特征吸收光谱,比如NH3和NO 在紫外200nm附近有很强的吸收,SO2[5][4]和O3[4][6]在200nm～[7]350nm光谱范围内有很强的吸收,NO2在440nm附近的差分吸收非常强烈,CO的吸收则主要集中在红外波段。

对于许多有机物来说则有更明显的特征吸收,C6H6收,而CH2O[8]在250nm左右有很强烈的差分吸[9]在340nm附近的差分吸收则很明显。

正是气体分子的这些特征吸收光谱为我们提供了测量它们浓度的方法。

差分吸收光谱系统的基本原理是利用气体分子对光线的差分吸收[10,11]。

在紫外和近紫外附近,分子的吸收光谱主要是由分子或原子的电子跃迁引起的,该吸收光谱包括慢变的宽带吸收和快变的窄带吸收,初步处理后,去除宽带吸收剩下窄带吸收,其对应的吸收截面变化频率比较高,有利于差分计算,通常称这个窄带吸收为差分吸收,对应的吸收截面为差分吸收截面。

利用气体的差分吸收来测量其浓度的优点是最大程度上消除了瑞利散射、米散射以及灯本身光谱的慢变等因素对测量的影响。

差分吸收光谱方法利用一段差分吸收光谱用最小二乘法进行数据拟合,而不是两点差分,大大地减小了仪器噪声和其它气3中国科学院知识创新工程(kgcx22403)资助课题。

E2mail:bzhou@收稿日期:2001208203;收到修改稿日期:2001210225体对测量结果的影响,使得测量精度和测量下限都有很大的提高。

光源发出强度为I0的光,经过一定距离的传输© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.光学学报22卷958后,由于各种大气气体分子对其不同的差分吸收,使光谱的强度和结构都会发生相应的改变,我们设其n强度变为I,I和I0之间的关系可由比尔朗伯(Beer2Lambert)定律得出:)=I0(λ)I(λi=1)[-σ(λ∑i)-ε)-ε)]NiL+B(λ),-σ′i(λR(λM(λ(1))为所测第i种气体的分子窄这里,λ为波长,σi(λ)为宽带吸收截面,Ni为第i种气带吸收截面,σ′i(λ体的质量浓度,L表示光程,n为所测气体的种类)和ε)分别为瑞利散射数,一般为2～10,εR(λM(λ)为各种噪声之和。

系数和米散射系数,B(λ由于σ)、ε)和ε)是随波长作慢变化的,所以′i(λR(λM(λ信号被转换成数字信号送入计算机进行处理。

对CCD的像元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1000条光谱平均后再进行处理,每次测量周期大约为5min。

光程应为光源到角反射镜距离的两倍。

测量结果是整个光路上气体质量浓度的平均值。

将测量到的光谱作多项式拟合后,就可除去光谱中的这种慢变化。

不考虑(1)式中的上述3项,对(1)式两边取对数,可得:lnIn3系统测量误差分析差分吸收光谱系统测量误差的主要来源有系统噪声、各种气体之间的相互影响等因素,下面具体分析这些因素对测量结果的影响。

3.1系统噪声对测量误差的影响对任何一种仪器,系统噪声都不可避免地影响测量结果。

在差分吸收光谱中,系统噪声主要来源于电噪声和光噪声。

电噪声一般是由CCD本身的噪声、信号在线路中的传输和数据采集卡等因素引起,而光噪声则由光谱仪本身的杂散光以及实际测量时进入望远镜的空气中杂散光引起的,系统噪声在对测量结果的影响中起到主导作用。

图2是典型的系统噪声。

=i=1σ(λ)NL∑ii(λ).+B′(2)对系统标定时,首先测量I0,然后将充有已知质量浓度的标准样气放在光路中,测量光强I,利用(2)),测量式即可得出该种气体的差分吸收截面σi(λ出所有待测气体的差分吸收截面以后,仪器实际工作时只要测量出ln(I0ΠI),通过(2)式,利用最小二乘法进行数据拟合,就可得出大气中所测气体的质量浓度。

2.2仪器装置整套仪器主要包括:光源、发射和接收系统、角反射镜、石英光纤、单色仪、CCD 探测器和计算机等,仪器的光路和电路图如图1所示。

Fig.1OpticalandelectronicschemeoftheapparatusFig.2Noiseoftheinstrument仪器的工作过程是:氙灯发出的光由望远镜中的次镜M1反射到主镜M的外面一部分,被准直为平行光射向远处的角反射镜,从角反射镜反射回的光被主镜的里面一部分会聚,经次镜M2再次反射后,最后聚集在光纤的入射端面。

光通过光纤后,入射到单色仪的入射狭缝,经单色仪分光,照射到单色仪的出射窗口,按波长大小排列成一条谱带,CCD探测器安装在单色仪的出射窗口上,照在其上的光在差分吸收光谱中,数据处理是采用光谱曲线的最小二乘法来拟合的,这样可以将系统噪声对测量结果的影响降到最小。

但由于空气中污染物的质量浓度很低,一般为每立方米中几到几十个微克,他们的差分吸收光谱强度只有10量级左右,而系统的噪声强度也是这个量级,所以噪声对低浓度气体的测量结果影响很大。

以SO2为例来分析噪声对测量结果的影响。

图3是由SO2的差分吸收截面算出的质量浓度为0.005mgΠm时SO2的差分吸收光谱,根据(3)式得-3[12]比小于0.50,其测量结果精度都达不到要求。

对于b和c,信噪比分别小于0.5和0.6时测量结果精度同样达不到要求。

所以对差分吸收光谱系统来说,当噪声强度大约是气体差分吸收强度的2倍时,相对测量误差就会超过10%,测量结果不够准确。

出其强度为1.45×10。

图4是图2中的噪声和图3中SO2的差分吸收光谱叠加以后模拟的测量信号,分析该测量信号得出SO2的质量浓度为0.0048mgΠm,相对测量误差4%。

-3Fig.5Therelationshipbetweendensity-3ofdifferential absorptionspectraandrelativemeasuringerrorfordifferentnoise.a:D-=2.01×1010 -3;b:D-=1.22×;c:D-=0.8×10-33.2气体之间的相互影响差分吸收光谱系统在测量过程中,由于大气中Fig.3DifferentialabsorptionspectrumofSO2存在着各种各样的污染气体,这些气体在测量波段有着不同程度的差分吸收,这势必会对测量结果造成影响。

比如在300nm附近测量SO2,空气中常见的污染气体O3和NO2在此波段也有吸收,我们以此为例来分析一下干扰气体对测量结果的影响。

在300nm附近SO2、O3和NO2的差分吸收截面如图6所示。

从中可见,在295nm～310nm波段,SO2的差分吸收截面要比NO2和O3大一个量级,我们将NO2和O3作为干扰气体,来分析它们的浓度变化Fig.4SpectrumofnoiseaddingthedifferentialabsorptionspectrumofSO2对测量SO2的影响。

我们首先保持噪声强度不变,在其上叠加不同强度的SO2差分吸收光谱模拟出它们的测量信号,对这些测量信号进行分析反演出信号中SO2的质量浓度,分别算出它们的相对测量误差。

然后改变噪声强度重复上面的分析,结果如图5所示。

图5中的横坐标是SO2的差分吸收光谱强度,纵坐标是相对测量误差,图中a、b、c分别是噪声强度为2.01×10-3、1.22×10-3、0.8×10-3时的分析结果。

从Fig.6DifferentialabsorptioncrosssectionofSO2,O3andNO2图中可见在噪声强度不变时,随着差分吸收光谱强度的减小,即信噪比的减小,相对测量误差逐渐变大。

如果10%的相对测量误差可以接受,那么a中差分吸收光谱强度小于1.0×10-3首先,我们只考虑NO2的干扰。