论文部分内容阅读
大气质量控制受到越来越多的关注，通过实时准确地监测环境污染因素，获取较大区域范围的有效数据，才能形成一个评价和判断的标准，这对研究、掌握和治理环境污染具有重要意义。本文的主要工作是在研究开放光路大气痕量气体监测的同时，利用已获取的宽光谱大气消光系数，计算出能见度信息，并对低能见度天气现象的区分进行了尝试。
通过对大气痕量气体分子的特征吸收特性分析，阐述了DOAS技术反演浓度的原理。针对大气测量光谱与原始信号光谱波长不匹配的问题，提出了在291nm附近利用氙灯的特征发射峰对波长偏移进行校正的方法；通过比较几种高通滤波处理对测量结果影响，优选出最适合本系统的方法，从而提高了大气痕量气体污染物浓度反演的准确度。
在硬件上，设计开发了基于DSP的PDA光谱信号数据采集处理板，通过中断处理实时响应PDA信号输出，达到快速、可靠的完成光谱采集功能，并应用于光谱信号处理领域，取得了良好的结果。为了满足外场实验数据实时传输与共享的需求，针对外场实验地点不断变化的特点，建立了基于GPRS无线传输的数据网络和FTP文件服务器，编写了配套软件，并在多次实验中提供了有效的数据共享服务平台。
对于大气能见度测量，通过对单光路DOAS系统的性能测试与分析，提出了基于该系统测量能见度的可能性。同时，利用干净天气条件下对能见度的估计获得原始光强，在去除瑞利散射以及痕量气体吸收对消光系数的贡献后，成功的解析出宽谱段气溶胶的消光系数，这为区别低能见度形成的本质--雾与霾，提供了甄别的方法。
通过外场实验数据对比分析，验证了单光路DOAS系统不但能够准确测量大气痕量气体浓度，而且测量能见度的数据也准确、可靠，并具有区分低能见度成因的能力。分析了能见度与气象因素、痕量气体污染物浓度及气溶胶颗粒浓度的相关关系，从而说明能见度也是衡量大气污染程度的一个重要因素。通过不同波长下气溶胶消光系数的差异，与传统雾霾区分模型进行比较，成功辨别出雾霾天气。