本文選題：大氣污染 + 在線監(jiān)測(cè)　； 參考：《浙江大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高,大氣質(zhì)量越來(lái)越引起人類社會(huì)的關(guān)注。然而,隨著工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展,城市大氣污染日益嚴(yán)重。所以,我們需要找到一種有效的大氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)手段。差分吸收光譜技術(shù)(DOAS)在大氣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有巨大的潛力。針對(duì)現(xiàn)有DOAS大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)紫外光強(qiáng)不足,信噪比不高等問題,本文研制了基于光纖耦合的紫外增強(qiáng)DOAS大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了全面的性能測(cè)試。本文主要的研究?jī)?nèi)容如下：1、研究DOAS的原理,在掌握朗伯比爾定律的基礎(chǔ)上,了解了米氏散射、瑞利散射以及其他消光因素的影響,引出了修正后的朗伯比爾定律。2、對(duì)現(xiàn)有DOAS大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)進(jìn)行了分析,在此基礎(chǔ)上,提出了新式大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在光纖收發(fā)一體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化,設(shè)計(jì)的收發(fā)一體望遠(yuǎn)鏡主鏡直徑為20.1cm,準(zhǔn)直發(fā)射的光在20m處光斑直徑僅發(fā)散為24cm。采用紫外增強(qiáng)氙燈作為系統(tǒng)光源,光源系統(tǒng)采取了光纖耦合輸出設(shè)計(jì)。對(duì)優(yōu)化的DOAS系統(tǒng)進(jìn)行了紫外光強(qiáng)外場(chǎng)測(cè)試,結(jié)果顯示,單光程為135m下光譜儀積分時(shí)間僅為15ms時(shí)接收光強(qiáng)達(dá)到最大量程的80%以上。另外,相對(duì)于傳統(tǒng)DOAS系統(tǒng),新式DOAS系統(tǒng)具有靈活性、便攜性等優(yōu)點(diǎn),而且更容易對(duì)光。3、研究并改進(jìn)了DOAS技術(shù)的算法,使用Savitzky-Golay濾波擬合法取代傳統(tǒng)多項(xiàng)式擬合法對(duì)吸收光譜進(jìn)行慢變化擬合,提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。4、采用SO2、NO2標(biāo)準(zhǔn)氣體對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,S02測(cè)量的最大誤差為4.19%,NO2測(cè)量的最大誤差為5.22%。5、利用系統(tǒng)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的大氣污染物SO2、NO2、O3進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測(cè)并進(jìn)行了對(duì)比分析,結(jié)果表明系統(tǒng)性能先進(jìn),完全滿足霧霾等能見度低的天氣下大氣在線監(jiān)測(cè)要求。
[Abstract]:With the development of social economy and the improvement of living standard, air quality has attracted more and more attention of human society. However, with the development of industry and transportation, urban air pollution is becoming more and more serious. Therefore, we need to find an effective means of air quality monitoring. Differential absorption spectroscopy (DOAS) has great potential in the field of atmospheric monitoring. Aiming at the problems of low ultraviolet light intensity and low signal-to-noise ratio of the existing DOAs atmospheric monitoring system, a UV-enhanced DOAs atmospheric monitoring system based on fiber coupling is developed in this paper, and the performance of the system is tested. The main contents of this paper are as follows: 1. The principle of DOAs is studied. On the basis of mastering Lamberbilt's law, we understand the effects of Michelson scattering, Rayleigh scattering and other extinction factors. The modified Lamberbilt's law .2is introduced, and the working principle and characteristics of the existing DOAs atmospheric monitoring system are analyzed. On the basis of this, a new type of atmospheric monitoring system is proposed. The system is improved and optimized on the basis of the integrated optical fiber transceiver structure. The primary mirror diameter of the integrated transceiver telescope is 20.1 cm, and the diameter of the collimated light is only 24 cm at 20m. The ultraviolet enhanced xenon lamp is used as the light source of the system, and the optical fiber coupling output design is adopted in the light source system. The external field test of the optimized DOAs system shows that the integration time of the spectrometer is only 80% of the maximum range when the integrated time of the spectrometer is only 15ms at the single optical path of 135m. In addition, compared with the traditional DOAS system, the new DOAs system has the advantages of flexibility, portability and so on, and it is easier to study and improve the algorithm of the DOAs technology. The Savitzky-Golay filtering method is used to replace the traditional polynomial fitting method to fit the absorption spectrum slowly, which improves the accuracy of measurement. Finally, the calibration experiment of the system is carried out by using so _ 2O _ 2 no _ 2 standard gas, so _ 2O _ 2 standard gas is used to calibrate the system. The experimental results show that the maximum error of S02 measurement is 4.19 and the maximum error of measurement is 5.220.The system is used to continuously monitor and compare the atmospheric pollutant so _ 2o _ 2no _ 2o _ 3 in industrial field. The results show that the system is advanced in performance. Fully meet the visibility of haze and other low visibility in the atmosphere online monitoring requirements.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X831

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本文編號(hào)：2016184