差分吸收光谱技术DOAS
大气NO2柱浓度多轴差分吸收光谱测量技术及应用
关 键 词 多 轴 差 分 吸 收 光 谱 技 术 二 氧 化 氮 斜 柱 浓 度 垂 直 柱浓 度
引 言
NO 柱浓 度仍 存在 一定 的误差 , 需 要 用 独立 于 卫 星 的其他 观测 来进 行验证 。 多轴 差 分 吸 收 光 谱 ( Mu l t i — AXi s Di f f e r e n t i a l
第 4 l卷第 5 期
2 O 1 3年 1 0月
气
象
科
技
Vo 1 . 4】, No .5 Oc t .2 O1 3
M ETEO Ro I OG I CA L S CI EN CE A N D T ECH N OI O G Y
大气 N O 2 柱 浓度 多轴 差 分吸 收 光 谱测 量 技 术 及 应 用
空 间分辨 率 的数据 。而 由于对 污染 物排放 量 的估算 尚存 在 较 大 偏 差 , 用 大 气 化 学 输 送 模 式 计 算 出 的
多轴差 分 吸收 光谱 技 术 ( MAX — D ( ) AS ) 反 演 对 流层 N O。的方 法 。用 MA X — D OAS技 术 对 大 气 对 流 层 N O。 柱浓 度 的反 演 观 测 结 果 可 以用 来 对 卫 星 观测 结果进 行修 正l 1 。
紫外烟气综合分析仪采用的紫外差分吸收光谱技术是如何实现测量的
紫外烟气综合分析仪采用的紫外差分吸收光谱
技术是如何实现测量的
青岛众瑞便携式紫外烟气综合分析仪(H款,热湿法)采用紫外差分吸收光谱技术测量烟气中的SO2、NO、NO2和NH3,其中紫外差分吸收模块在热湿状态下进行测量,避免除水造成的烟气组分损失。
紫外差分吸收光谱技术原理:当紫外-可见连续光谱经过含有被测污染气体的样气时,特定波长光能被样气中的污染气体吸收,光的吸收(吸光度)与污染气体浓度呈正比,采用光谱分析和化学计量学方法建立起实验室标定吸光度和污染气体浓度之间的经验曲线,根据现场被测样气的吸光度实时计算样气中污染气体浓度。在实际测量中,不仅存在气体分子对光的吸收,还存在瑞利散射、米氏散射等对光的衰减作用,差分吸收的基本思想是将气体分子的吸收截面分为两个部分,一是随波长作缓慢变化的宽带光谱结构,即低频部分,二是随波长作快速变化的窄带光谱结构,即高频部分。DOAS方法利用吸收光谱的高频部分计算得出气体浓度。由于DOAS方法分析的是吸收光谱的高频部分,而水汽、烟尘和其他一些成分的吸收光谱均属于低频,因此DOAS技术可以有效地去除水汽、烟尘等对测量结果的影响,使测量结果可以更准确、更稳定、更可靠。同时,由于每种气体分子都有其特征吸收光谱,使得DOAS可以同时测量多种气体组分。
青岛众瑞便携式紫外烟气综合分析仪(H款,热湿法)采用紫外差分吸收光谱技术测量烟气中的SO2、NO、NO2和NH3,可选O2、CO、CO2、H2S传感器测量气体浓度,不受烟气中水蒸气影响,具有较高的测量精度和稳定性,特别适合高湿低硫工况测量。整机采用一体便携式设计,采样管和主机为一体,携带方便。可供环境监测部门对各种锅炉排放的气体浓度、排放量进行检测,也可应用于工矿企业进行各种有害气体浓度的测量。
差分光学吸收光谱法研究卷烟主流烟气NO_2_沈轶
第28卷 第10期光 学 学 报
V ol.28,No.102008年10月
ACTA OPTICA SINICA
October,2008
文章编号:0253-2239(2008)10-1934-04
差分光学吸收光谱法研究卷烟主流烟气NO 2
沈 轶
1,2
周 斌1 王珊珊1 张怡春2 陈立民
1
(1复旦大学环境科学与工程系,上海200433;2
上海烟草(集团)公司技术中心,上海200082)
摘要 利用差分光学吸收光谱(DOA S)仪对不同品牌卷烟主流烟气中的N O 2进行连续、实时、在线测量,使用RM 200型转盘式20孔道吸烟机,一次将20只卷烟顺序输送到吸烟转盘上,间隔3s 依次点火,并将卷烟烟气通入与之直接相连的总光程为31.5m 的怀特池,利用差分光学吸收光谱技术,可在6~7min 之内完成对整只卷烟的逐口测量,提高了测量结果的时间分辨率。抽吸开始时,怀特池气压被抽到5.2@104Pa,所有卷烟完成测量时,气压恢复到1.03@105Pa;抽吸结束后,怀特池中N O 2的浓度在0.89mg/m 3和1.54mg/m 3之间。比较不同品牌的卷烟,主流烟气中N O 2浓度有明显差别,特别是混和型卷烟比烤烟型高83%,该技术对卷烟烟气成分的快速检测提供了一种简便的方法。
关键词 光谱学;光谱分析;卷烟主流烟气;差分光学吸收光谱仪;二氧化氮;快速检测中图分类号 O433.4 文献标识码 A d oi :10.3788/AO S 20082810.1934
收稿日期:2008-01-21;收到修改稿日期:2008-05-05
差分吸收光谱技术中吸收截面的测量
差分吸收光谱技术中吸收截面的测量Ξ
吴 桢 虞启琏 张 帆 姚建铨
(天津大学精密仪器与光电子工程学院 天津 300072)
摘要 描述了影响差分吸收光谱技术(DOA S)精度的主要因素——吸收截面的测量原理以及自己设计的测量装置,并用此装置测量了SO2、NO2和O3的吸收截面。根据测量结果分析了应用DOA S技术测量这三种气体时各自适用的波长区间。关键词 差分吸收光谱 吸收截面 测量
M ea surem en t of Absorption Cross Section i n D ifferen ti a l Optica l Absorption Spectrom etry
W u Zhen Yu Q ilian Zhang Fan Yao J ianquan (Colleg e of P recision Instrum en t and Op to2electron ics E ng ineering,T ianj ing U n iversity,T ianj ing300072,Ch ina)
Abstract A s the m ain facto r affected the p recisi on of the differential op tical abso rp ti on spectrom etry(DOA S), the abso rp ti on cro ss secti on and its m easurem ent theo ry w as analysed.A new m easurem ent setup w as brough t fo rw ard,and th rogh w h ich the abso rp ti on cro ss secti ons of SO2,NO2and O3w ere m easured.A t last acco rding to the m easurem ent result,the respective app rop riate w avelength ranges of th ree gases m easured by DOA S w ere analysed.
差分光学吸收光谱
差分光学吸收光谱(Differential Optical Absorption Spectroscopy, DOAS)是一种先进的环境监测技术,用于测量大气中痕量气体的浓度。其基本原理基于不同气体分子在特定波长范围内对太阳光或人工光源的特征吸收现象,并通过比较测量光谱与参考光谱之间的差异来确定目标气体的浓度。
DOAS技术的工作流程包括以下步骤:
光源:使用自然光(如日光)或人造光源发出连续的紫外至可见光谱范围内的光。
光路传输:光线穿过待测的大气层,在这个过程中,气体分子会根据自身的吸收特性吸收部分特定波长的光。
光谱采集:通过望远镜、光纤或其他光学系统收集穿过大气后到达地面或反向散射回来的光信号,并聚焦到光谱仪入口狭缝。
光谱分析:光谱仪将接收到的光信号转换为电信号,然后进行分光和探测,得到连续的光谱数据。
差分处理:根据Lambert-Beer定律计算并分析每个波长点处的光强变化。通过对测量光谱和背景/清洁空气光谱进行数学上的差分运算,提取出目标气体特有的窄带吸收结构,消除宽谱吸收和其它非目标气体的影响。
反演算法:应用差分吸收光谱反演算法,解算出沿光路路径上目标气体的平均浓度。DOAS技术的优势在于:
非接触式测量,不受采样器影响。
可实时检测多种气体,具有较高的灵敏度和准确性。
能够有效抑制背景噪声和多组分混合气体干扰。
适用于远程测量,获取较大区域内的平均气体分布信息。
这项技术广泛应用于空气质量监测、环境污染源排放监测、大气化学研究以及环境保护等领域。
烟尘烟气连续自动监测系统复习考试题大题题库:简答、操作题整理
简答题:
1、什么是完全抽取法?它有何优点?答:完全抽取法是采用专用的加热采样探头将
烟气从烟道中指取出来,经过伴热传输,使烟气在传输中不发生冷凝,烟气传输到烟气分析机拒后
进行除尘、除湿等处理,然后进入分析仪进行分析检测。完全抽取法也叫直接抽取法。其优点是:
①干基测量,可以直接测得干烟气中污染物含量;②由于烟尘和水蒸汽已经从样品中去除,所以分
析仪的测量精度高。其缺点是:①样品气体需要伴热,保温传送(温度保持在140-160°C
之间);②样品气体需要降温、除水等预处理;③在高硫分场合有酸冷凝的可能,采样和预处理部件需要防腐蚀;④采样流量较大(一般>2L/min),过滤器易堵塞,需要定期进行反吹。
第一章
2、固定污染源连续监测的采样方式主要有哪些?答:采样方式分为抽取采样法和直接测量法两种。抽取采样法又分为直接抽取法和采样稀释法;直接测量法又分为内置式测量和外置式测量。
3、直接抽取法中的前处理方式和后处理方式的优缺点?答:直接在探头后降低烟气温
度低于环境温度并除湿的方式称为前处理方式。其优点:烟气经处理后能更灵活地选择分析仪;探
头后除水,不需要加热采样管。其缺点:探头后处理烟气对处理系统进行维护时不太方便;可在探
头上降温、除湿,使探头变得复杂;传输距离远使样品气体浓度变化,造成测量误差。在气
体进入分析仪之前对烟气进行净化、降温、除湿的处理方式称为后处理方式。其优点:便于人员检
查处理系统。其缺点:但须使整个采样管保持适当的温度。
4、直接抽取式CEMS中电子制冷器的原理?答:在两个不同导体组成的回路中通电时,一个接头吸热,另一个接头放热,这是珀尔帖效应。改变输入直流电源的电流强度,就可以调整制冷或制热的功率。同时通过改变直流电源的极性,就能使热量的移动方向逆转,从而达到任意选择制冷或制热的目的。
紫外差分光谱法烟气综合分析仪(DOAS)标准介绍
紫外差分光谱法烟气综合分析仪(以下简称分析仪)以紫外差分吸收光谱技术为核心的新型产品,主要用于排气管道中有害气体成分的测量,广泛应用于环境监测以及热工参数测量等部门,该分析仪是我公司多年精心研制的具有自主知识产权的高品质仪器,产品多项设计填补空白。产品采用工业级高速处理器,10.1寸工业触摸屏,人机界面兼容按键和触摸双模式,可进行局域网和广域网的组网及数据传输;烟气取样、工况测量、烟气预处理三合一,现场使用方便;内置可充电锂电池,交直流两用,宽输入电压(DC12~28V,AC80~260V),电压适用范围更广;烟气测量采样双量程设计的数学模型修正算法,提高数据测量的准确性和线性度;关键部件采用恒温控制,提高仪器的温度适用范围。精心的设计,友好的人机界面,竭诚为用户提供一款精致、、贴心、耐用的高品仪器
该分析仪性能指标均符合国家环保局颁布的烟气测试仪的有关规定。采用紫外差分吸收光谱技术和化学计量学算法测量SO2、NO、NO2、O2、CO、CO2、H2S等气体的浓度,不受烟气中水蒸气影响,具有较高的测量精度和稳定性,特别适合高湿低硫工况测量,具有测量精度高、可靠性强、响应时间快、使用寿命长等优点。分析仪研制过程中广泛征求专家及广大用户的意见,采用高性能长寿命脉冲氙灯、耐腐蚀吸收池、进口高分辨光谱仪、传感器及新材料领域的高新技术,竭力为用户提供一台质量可靠、性能稳定的高品质仪器。
GB/T37186-2018《气体分析二氧化硫和氮氧化物的测定紫外差分吸收光谱分析法》
HJ/T397-2007《固定源废气监测技术规范》
DOAS系统设计及数据处理
DOAS系统设计及数据处理X
吴 桢 虞启琏 张 帆 姚建铨
(天津大学精密仪器与光电子工程学院 天津 300072)
摘要 差分吸收光谱技术DOAS由于具有高灵敏度、高分辨率、多组分、实时、快速监测的特点,正在成为大气污染监测的理想工具。这里比较了DOAS相对于传统点探测的优点,介绍了自行设计的DOAS仪器硬件系统以及数据处理过程。
关键词 差分吸收光谱技术 系统设计 数据处理
System Design and Data Processing of DOAS
Wu Zhen Yu Qilian Zhang Fan Yao Jianquan (College o f P recision I nstrument and O p to-electr onics Engineer ing,T ianjin Univ.,Tianj in 300072,China)
Abstr act For its high sensit ivit y,high resolut ion,mult i-component s,real-time and fast monit oring,the differen-tial optical absorpt ion spectromet ry(DOAS)is becoming an ideal method in atmosphere pollution monit oring.The advant ages of DOAS compared with t raditional point det ect ion was analysed,as well as a new syst em design and data processing of DOAS are introduced
差分吸收光谱技术DOAS介绍1
2、DOAS仪器的特点
DOAS仪器与传统的点探测相比具有以下优点: • 高灵敏度的实时测量:用同一个仪器实现了多种痕量物质的实时、同时 测量。 • 光程上的线测量:DOAS系统测量的是从光源到接收器之间位于大气中的 开放的光程上痕量气体的总吸收,因此得到的是给定光程上污染物的平 均浓度,它比用点探测得到的浓度更具有代表性。 • 高精度的非接触测量:用DOAS技术测量物质的浓度,不确定性仅仅受到 可独立测量的这种物质的差分吸收截面测量精度、大气吸收光谱测量 精度、光谱处理精度的影响。 • 低维护、低成本:由于DOAS是一种绝对测量技术,一旦给DOAS系统提供 了适当的参考光谱就不需要常规的气体校准。另外,维护周期短,运转 成本低。DOAS系统在无人照管的条件下可以长期运转,通过电话网上的 调制解调器与操作者通信,实现数据的自动采集或操作控制。
4、DOAS系统的构成
整个DOAS系统主要包括:
• 光源
• • • • • 光发射和接收装置 角反射镜 石英光纤 光谱仪 光探测器(PDA光电二极管阵 列) 配套的计算机
• 数据采集卡(A/D转换)
• 光发射/接收单元采用开路式单 端结构
发射器和接收器
• 一个带氙灯和供电 装置的发射器 • 一个捕捉光源的接 收器
NO + O3 → NO2 + O2
1、污染物的日变化规律及其相互关系
基于DOAS的光谱测量技术研究进展
基于DOAS的光谱测量技术研究进展
基于差分吸收光谱技术(DOAS)的光谱测量技术是近年来光谱测量领域的研究热点之一。本文将介绍DOAS技术的原理和发展历程,并综述基于DOAS的光谱测量技术的研究进展。
DOAS技术是一种基于光学吸收原理的光谱测量方法,它将目标物质与某个参考光谱相比较,通过计算目标物质的光谱吸收特征,从而获得目标物质的浓度信息。DOAS技术的核心是建立目标物质的光学吸收特征与浓度之间的数学关系模型。通过该模型,可以在光谱
测量中实现对目标物质浓度的准确测量。
DOAS技术的发展历程可以追溯到20世纪70年代,当时该技术用于对大气中的气体污染物进行测量。随着技术的不断研究和改进,DOAS技术的应用范围逐渐扩展到了环境监测、气候研究、天文学等领域。DOAS技术也得到了很大的发展,在光谱仪器的设计和数据处理算法等方面取得了重要突破。
研究人员通过对DOAS技术原理的深入理解和对不同目标物质的吸收特性的研究,开发了一系列高精度的光谱仪器。这些仪器具有较高的分辨率和灵敏度,可以对目标物质进行
准确测量。人们还研究了不同测量条件下的仪器性能和误差来源,以提高光谱测量的准确
性和可靠性。
研究人员通过对DOAS数据处理算法的研究和改进,提高了光谱测量的数据分析能力。人们提出了一种基于最小二乘法的光谱反演算法,通过最小化目标物质浓度与测量光谱之
间的差异,获得了更准确的浓度测量结果。人们还研究了部分最小二乘法、最大似然法等
算法在DOAS技术中的应用,以满足不同测量需求。
研究人员还通过基于DOAS的光谱测量技术,开展了一系列环境监测和气候研究等应用研究。人们利用DOAS技术对大气中的臭氧、二氧化氮等污染物进行了测量,监测了城市空气质量的变化。人们还将DOAS技术应用于气候变化研究中,通过测量大气中的温室气体浓度等参数,揭示了气候变化的规律和趋势。
DOAS仪器原理及应用
四、DOAS检测仪器的校准检验
通过对校准曲线进行评价,可以判断仪器设备 工作情况,校准曲线的截距反映了监测仪器的零点 漂移情况,斜率反映了仪器的线性指标,相关系数 反映了所得的直线与各校准数据点相吻合的程度。
四、DOAS检测仪器的校准检验
• DOAS监测仪器的校准方法二: 选用厂家提供的专用校准装置,通过改变
校准池长度的方法进行精密度检查和准确度 检查。通过不同长度吸收池CC001的组合, 而改变吸收池的长度,进行精密度检查和准 确度检查。如下图
• 校准步骤: 3. 校准的准备及气路连接
步骤1:用汞灯的296.73nm和302.15nm两点的特征峰对 仪器进行标定,方法见扫描装置的校准调试(汞灯标定)。
步骤2:通过光程切换将光不经过大气传输直接返回 (放下遮光板),称之为“零光路”。
步骤3:仔细擦净每个校准池两端的透光玻璃,并精 确测量校准池的长度,按下图所示连接气路,将校准池 叠加到光城中。
二、DOAS测量方法简介
2. DOAS仪器基本装置 DOAS整套仪器主要包括:光源、发射和接
差分吸收光谱技术在地质录井中的应用
*Co r r e s po n d i n g a u t h o r,E - ma i l : l i nz h a o x @1 2 6 . c o m
—
Ab s t r a c t :As t r a d i t i o na l g a s l o g gi n g b a s e d o n v a p ou r p ha s e c hr o ma t o gr a p hy ha s a l o ng e r a n a l ys i s pe r i — o d,l ot s of a i d e d e q ui p me nt a n d di f f i c ul t t o b e ma i nt a i n e d. t hi s pa pe r s t ud i e s t he o n — l i ne de t e c t i on o f a l — ka ne du r i ng o i l e x p l o r a t i on i n s e r i e s . An i nf r a r e d s pe c t r a l l og g i ng e q ui p me nt i nd e p e n de nt l y ba s e d o n t h e t he o r y o f Di f f e r e nt i a l Op t i c a l Abs o r pt i on Sp e c t r os c op y( DOAS)wa s de s i gne d I n t he e q ui p me nt ,
氨逃逸分析技术的对比及探讨
氨逃逸分析技术的对比及探讨
随着国内各行业“超低排放”改造的呼声增大,作为烟气脱硝过程SCR/SNCR的关键工艺指标,氨逃逸检测分析的需求也日益增多。目前现有氨逃逸分析技术主要基于气体吸收光谱技术,根据光源波长不同可分为中红外激光、近红外激光、紫外差分3种吸收光谱分析技术。本文主要对比探讨这3种技术在现场使用中存在的优缺点。
1、近红外(NIR)激光吸收光谱技术:
由于氨分子在近红外波段(800-2500nm)的吸收峰线强度很低,如图1所示,约只有中红外波段的0.01倍,为4x10-21cm-1/(molec•cm-2)。因此该技术通常需要几十次反射形成约30m的长光程吸收池来增强氨气对激光的吸收以达到0.1ppm的检测精度,如图2所示为近红外激光吸收光谱技术的检测原理,可调谐激光器发射的为波长1512nm或1531nm的近红外激光。但是,随之长光程也带来了以下3点不可避免的缺点。
图1 NH3在近红外波段(蓝色框)比中红外波段(红色框)的吸收谱线弱近100倍
图2 近红外激光吸收光谱原理示意图
1)调光难度升级。为防止烟气中的硫酸氢铵(ABS)冷凝,分析仪中使用的长光程气体吸收池通常加热至180~250℃高温(高于ABS熔点),对光学镜片和机械机构存在一定的热胀冷缩效应,又在20~30m长光程下,会对光路造成一定的热致偏差,现场经常需要矫正光路,对仪器维护的专业要求较高。
2)可靠性差。长光程吸收池的整体通光率与镜片的单次反射率成幂指数关系:E=R^N,其中E为输出光与输入光功率比,R为镜片单次反射率,N为激光在池内反射次数;因此长光程吸收池的通光性能受镜片反射率变化的影响巨大,在SCR出口恶劣的烟气状况下,镜片反射率下降10%即可让长光程吸收池基本无光输出,造成探测器接收不到信号。例如:干净的镜片单次反射率可达97%,经30次反射,长光程吸收池的通光率为0.97^30≈60%;若镜片单次反射率降低到90%(现场运行一至两周就可能造成如图3所示的效果),通光率则剧降为0.9^30≈4%。
地基MAX-DOAS简要技术说明
技术说明文件——地基多轴差分吸收光谱仪(MAX-
DOAS)
一、系统组成
地基多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)由散射光收集系统,温控系统、数据采集及处理系统等组成,其仪器照片图1所示。
图1 地基MAX-DOAS系统照片
图2 地基MAX-DOAS系统结构示意图
图2为MAX-DOAS系统结构示意图。该系统由棱镜、望远镜、遮光板及其驱动装置、电机及温度控制电路板、光纤、光谱仪与控制计算机等组成。棱镜将散射光导入接收望远镜中,接收望远镜将散射光汇聚到光纤中,驱动电机带动棱镜旋转将不同角度的散射光导入接收望远镜中,而遮光板的功能为控制光路的通断,实现对背景的测量。进入望远镜的散射光在完成色散、采集与数字化通过USB线传导到计算机中存储、计算,最终实现对大气痕量气体垂直柱浓度的解析。
二、技术参数
1、硬件部分:
◆散射光测量角度:0°、5°、10°、15°、20°、90°
◆接收望远镜视场角:1°
◆望远镜直径:25mm;
◆焦距:113 mm;
◆光谱仪分辨率:优于0.6nm
◆量化精度:14bits
◆光谱范围:290-420nm
◆工作条件:温度:-10~50℃,相对湿度:<96%,大气压力:
80~106Kpa
◆工作电压:~220V±10V,50Hz~60Hz
◆功率:400W
2. 监测组分:
◆可测大气成份:NO2、SO2、O3
◆NO2斜柱浓度精度:5%
◆SO2斜柱浓度精度:10%,
◆O3斜柱浓度精度:5%
◆斜柱浓度测量下限:1E+16molec./cm2 (4ppmm)(NO2,SO2)
2E+17molec./cm2(80ppmm)(O3)
DOAS仪器原理及应用PPT课件
一、DOAS系统发展与现状
3. 差分吸收光谱方法具有一些不足: DOAS系统也存在一些不足,比如对环境 的要求比较高,在浓雾、大雨、沙尘暴 天气,信号被大幅度衰减,而使接收端 得不到足够的光强信号时,该仪器不能 正常运行。
.
6
二、DOAS测量方法简介
.
7
二、DOAS测量方法简介
▪
.
8
二、DOAS测量方法简介
.
13
四、DOAS监测仪器的校准检验
.
14
四、DOAS监测仪器的校准检验
• DOAS监测仪器的校准要求:
① 系统在安装调试期间,应对检测仪器精 密度检查和准确度检查。
② 系统更换机械运动部件、光学部件、检 测传感器和光源等主要部件,必须进行 精密度检查。
③ 系统运行中每个月需用汞灯对光谱仪波
长进行一次标定,每3个月进行一次单点
通过对校准曲线进行评价,可以判断仪
器设备工作情况,校准曲线的截距反映
了监测仪器的零点漂移情况,斜率反映
.
17
四、DOAS检测仪器的校准检验
•DOAS监测仪器的校准方法二:
选用厂家提供的专用校准装置,通过改变 校准池长度的方法进行精密度检查和准确度 检查。通过不同长度吸收池CC001的组合, 而改变吸收池的长度,进行精密度检查和准 确度检查。如下图
.
浅谈紫外差分吸收光谱用于CEMS
浅谈紫外差分吸收光谱用于CEMS
一、引言
由来及技术背景
差分吸收光谱法(DOAS)最早由德国海德堡大学环境物理研究所的Platt 提出。主要是利用吸收分子在紫外到可见光段的特征吸收来研究大气层的痕量气体成分(CH2O、O3、NO2、SO2、Hg、NH3等)。差分吸收光谱技术是利用空气中气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体成分,并根据窄带吸收强度来推演气体的浓度,因此差分吸收光谱方法具有一些传统检测方法所无法比拟的优点。
差分吸收光谱法在烟气监测CEMS中的应用
DOAS广泛应用于测量大气中污染气体浓度,以后逐渐在烟气监测领域也得到应用,差分吸收光谱法的主要优点是可以在不受被测对象化学行为的干扰的情况下来测量它们的绝对浓度,可以通过分析几种气体在同一波段的重叠吸收光谱,来同时测定几种气体的浓度。增加测量气体的数量只需要更改软件,不需要增加硬件。
目前DOAS在烟气监测中的应用方式有两种1、直接测量式CEMS;2、完全抽取式CEMS。其中直接测量式CEMS目前实际使用比例较大。这两种方法都有各自的优缺点。
直接测量式CEMS是将烟道作为一个开放的吸收池,对气体进行实时连续的直接测量,不需要预处理系统,安装方便,维护量小,在一定范围内不受烟道内烟尘和水雾的影响,但当烟尘或水雾较高时此方法就无效了,易耗品较贵,维护需要专业人士,特别是当保护仪表风失效时设备极易被烟道气体污染导致数据的失效。而且现场不容易做对标准物质的比对实验。
完全抽取式CEMS中使用DOAS是将光学平台置于保护箱里,在测量气体前需要对被测气体进行预处理,由于加入了预处理系统安装较为繁琐,维护量较大。但易耗品比较便宜,测量光路不易被污染,维护人员不需要特别专业,适用范围较广,容易实现现场的标准物质比对实验。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
差分吸收光谱技术(DOAS:Differential Optical Absorption Spectroscopy)是一种光谱监测技术,其基本原理就是利用空气中的气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体成分,并根据窄带吸收强度来推演出微量气体的浓度.凭借其低廉且简单的设备装置和出色的监测能力,DOAS技术在大气监测领域内在国外已经被广泛应用.鉴于国内的污染形势的日益严峻及对此新兴技术知识的匮乏,对于DOAS技术的工作原理、浓度反演方法及其在大气研究领域内的应用与发展前景做了较为详细的介绍,为今后在大气监测领域里研究和应用DOAS技术提供了必要的理论知识.
DOAS技术主要是以大气中的痕量污染气体对紫外和可见光波段的特征吸收光谱为基础,通过特征吸收光谱鉴别大气污染气体的类型和浓度,因此适用于在该波段有特征吸收的气体分子。
D0As是基于痕量气体分子的窄带吸收特征的检测。吸收的光强度遵守Lambert-Beer吸收定律,同时要考虑散射对测量的影响,如考虑瑞利散射(Rayleigh)、米散射(Mie)的影响。
为了消除Rayleigh散射和Mie散射等的影响,在数学上通常采用滤波技术,将包含在大气吸收光谱中由分子吸收引起的光谱变化分离出来。这种数学上的处理是基于:由Rayleigh散射和Mie散射等引起的光学厚度的变化随波长缓慢变化,而由分子吸收特性引起的光学厚度的变化随波长快速变化。为此将散射引起的光谱变化称为“宽带”光谱(低频部分),将分子吸收引起的光谱变化称为“窄带”光谱(高频部分)。计算过程中使用高通滤波器将随波长快速变化的“窄带”光谱分离出来,被分离出来的分子吸收光谱用参考光谱进行拟合,来计算出存在于被测大气中的光吸收物质的浓度。这就是差分吸收光谱法的基本思想。
图所示δ0为随波长缓慢变化的“宽带”光谱部分,δ‘随波长快速变化的“窄带”光谱部
分,即差分吸收截面
总的吸收截面δ减去数字平滑计算得到的δ‘就是差分吸收截面