紫外差分吸收法原理
烟气紫外差分光谱法原理干扰因素
烟气紫外差分光谱法原理干扰因素
烟气紫外差分光谱法的原理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。
然而，在实际应用中，可能会受到一些干扰因素的影响，包括：
1. 颗粒物散射：烟气中的颗粒物会对紫外光产生散射作用，从而影响差分吸收光谱的测量结果。
2. 气体浓度波动：烟气中气体浓度的波动可能会影响紫外差分光谱的测量精度。
3. 仪器误差：紫外差分光谱仪本身可能存在误差，如光路准直、光强稳定度等，这些因素会影响测量结果。
4. 环境因素：温度、湿度、压力等环境因素的变化可能会影响烟气的成分和浓度，从而影响紫外差分光谱的测量结果。
为了减小这些干扰因素，可以采取以下措施：
1. 在采样时尽可能减少颗粒物进入采样系统。
2. 采用在线校准方法来修正气体浓度波动对测量结果的影响。
3. 对紫外差分光谱仪进行定期维护和校准，以确保其测量精度。
4. 在采样时记录环境因素，以便对测量结果进行修正。
紫外吸收法测定的原理
紫外吸收法测定的原理
紫外吸收法是一种常用的分析方法，它基于物质对紫外光的吸收特性来测定物质的浓度或含量。
其原理如下：
1. 紫外光的特性：紫外光是波长范围在200-400纳米之间的电磁波，具有较高的能量。
物质在紫外光的作用下，会发生电子激发或跃迁，从而吸收部分光能。
2. 吸收光谱：不同物质对紫外光的吸收具有特定的光谱特征。
在紫外光谱中，通常会出现吸收峰或吸收带，其位置和强度与物质的结构、化学键等相关。
3. 贝尔-朗伯定律：根据贝尔-朗伯定律，光的吸收与物质的浓度成正比。
即吸光度（A）与浓度（C）之间存在线性关系：A = εlc，其中ε为摩尔吸光系数，l 为光程长度，c为物质浓度。
基于以上原理，可以利用紫外吸收法进行定量分析。
首先，需要建立标准曲线，即测定一系列已知浓度的标准溶液的吸光度，并绘制吸光度与浓度的关系曲线。
然后，测定待测样品的吸光度，并通过标准曲线得到其对应的浓度。
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。
1。
紫外差分吸收法低浓度废气排放监测性能测试研究
紫外差分吸收法低浓度废气排放监测性能测试研究摘要：目前，废气排放监测中二氧化硫、氮氧化物的分析方法主要有非分散红外吸收法（NDIR）、非分散紫外吸收法（NDUV）、定点位电解法以及紫外差分吸收法（DOAS）等。
本文对这几种分析方法优缺点进行了分析比对，选择紫外差分作为测试研究对象，并按照HJ76-2017标准要求进行了实验室性能测试，测试结果表明，紫外差分分析仪在漂移、线性、检出限、响应时间等性能测试中表现优良，能满足HJ76-2017的标准要求。
关键词：紫外差分吸收法；超低排放；二氧化硫；氮氧化物；目前，我国固定污染源废气排放监测中主要使用的监测仪分析原理技术主要有以下几种方法：1.非分散红外吸收法（NDIR），技术成熟，主要污染气体在红外波段都有特征谱线，可以对污染物（SO2、NO、NO2等）浓度进行检测，但在整个红外波段，水分子有广泛的干扰吸收峰，不同污染气体分子之间存在交叉干扰，对温度波动敏感，低浓度监测工况下这些干扰因素影响突出[1，2,3]。
2.非分散紫外吸收法（NDUV），具有结构简单、特征吸收峰明显、不受烟气中常见组分测量干扰等特点[4,5,8]，但也存在成本相对高，测量组分较少，受到挥发性有机物分子干扰等问题。
3.定电位电解法，结构体积小，反应快速，测量组分多，成本低，但其存在检测精度低，受温湿度影响大、存在交叉干扰严重等问题[5，6，7]。
针对以上方法存在问题，利用紫外差分吸收技术（DOAS）开发烟气分析仪，基于DOAS原理的仪器具有结构比较简单，模块化设计，测量精度高，可实现多组分同时测量等优点[7，8，9,10]；随着技术进步，紫外光谱仪成本不断下降，光源寿命不断提高，体积重量也不断优化；这些年国内不少厂家都开发了基于DOAS技术的分析仪表，价格低廉、性能优异，在烟气连续监测中应用广泛。
图1可以看到典型的紫外差分仪表主要核心模块包含紫外光源部分（氘灯或氚灯）、光池部分（待测气体流经区域）、光谱仪（分析光谱强度和结构）及相关控制电路。
紫外差分法
紫外差分法紫外差分法是一种常用的分析化学方法，该方法是利用物质吸收紫外光谱的差异来分析物质的含量和质量等信息。
紫外差分法广泛应用于食品、药品、环境监测等领域，具有高效、快速、准确的特点。
下面我们就来详细了解一下紫外差分法的原理、优缺点以及应用。
紫外差分法的原理是基于“比色法”的原理，即通过比较样品溶液和参比溶液在一定波长范围内的吸光度差异来分析样品中所含有的化合物。
当两组溶液吸收光谱发生差异时，说明样品中含有的成分较多，进而得知样品的质量和含量等信息。
相较于传统的分析方法，紫外差分法具有诸多优点。
首先，紫外差分法无需分离、纯化样品，大大简化了分析操作流程，提高了分析效率。
其次，紫外差分法对样品稳定性和样品量有较低的要求，减小了实验误差和分析风险。
此外，紫外差分法还具有灵敏度高、数据准确度高等优点，使得其在大规模生产和研究中应用广泛。
当然，紫外差分法也存在一些缺点，如对样品吸收光谱的选择性不高、样品中存在干扰物质时容易出现误差等。
但是，这些缺点可以通过合理的操作流程和配合其他分析方法进行克服，确保分析结果的精确和可靠。
在实际应用中，紫外差分法被广泛应用于食品、药品、环境监测等领域中。
比如，在食品质控中，紫外差分法可用于检测食品中的添加物、防腐剂等有害物质；在药物检测中，紫外差分法可用于检测药品中的纯度和杂质等。
此外，紫外差分法还可以用于环境监测中，检测空气、水、土壤等中污染物的含量和来源等信息。
总之，紫外差分法是一种高效、准确、灵敏的分析化学方法，应用广泛，对于科学研究和实际应用都具有重要意义。
未来，随着技术的不断升级和发展，紫外差分法将会变得更加精确、高效，并在更多领域发挥更加重要的作用。
紫外差分吸收法原理
3.1 DOAS 测量原理从稳定光源发出的光I o (λ，L)，通过气室后，由透镜收集光会聚进入光谱仪。
由于沿光程的气体分子的吸收、分子散射，导致了接收光强减弱。
在光通过距离L 的光程后，接收光I （λ，L ）可以由Lambert-Beer 定律来表示：00(,)(,)exp[((,,)()(,)(,))]()l Lj j R M j l I L I L p T c l l l dl N λλσλελελλ===⋅-⋅+++∑⎰ (3.1)对于每一种气体，(,,)j p T σλ是在波长λ，压力p 和温度为T 时的吸收截面。
()j c l 是沿光程在距离l 处的密度。
M ε和R ε分别表示瑞利散射、Mie 散射的消光系数。
N (λ)是光强I （λ，L ）上的光子噪声。
在图3.1a 中，I （λ，L ）为通过大气的后光谱(为了简化说明，假设其中只含有甲醛的吸收)。
在大多数的DOAS 系统中，回来的光被聚焦到光谱仪的入射狭缝上，经光谱仪分光，光谱由探测器记录。
由于光谱仪有限的分辨率，光谱I （λ，L ）的形状发生了变化，这个过程的数学描述是大气光谱I （λ，L ）与光谱仪的仪器函数H 进行卷积，图3.1b 表示与典型的仪器函数H 卷积后，投影在探测器上的光谱I*（λ，L ）。
在探测器记录光谱的过程中，光谱范围被映射为n 个离散的像元（PDA 或CCD 探测器），用i 来表记，每个像元表示从λ(i)到λ(i+1)的间隔积分。
这个间隔可以根据波长－像元映射ΓI 计算得到。
对于线性色散（:()(0)I i i λλγΓ=+⋅）, 像元的光谱宽度为常数（0()(1)()i i i λλλγ∆=+-=）。
像元i 上的光强'()I i 表示为（忽略任何的仪器因子，如不同像元的响应不一样），(1)()'()(',)'i i I i I L d λλλλ+*=⎰（3.2）一般而言，波长－像元映射ΓI 可以用多项式来表示：0:()qk I k k i i λγ=Γ=⋅∑ （3.3）矢量（k γ）确定了像元i-波长λ（i ）的映射。
二氧化硫 紫外差分法
二氧化硫紫外差分法
二氧化硫是一种常见的气体污染物，可以使用紫外差分法来测定。
紫外差分法基于物质对紫外光的吸收特性。
二氧化硫在紫外光区域（200-400nm波长范围）有吸收峰，因此可以通过测量二氧化硫的吸收来确定其浓度。
紫外差分法的工作原理如下：
1. 基线扫描：通过扫描一定波长范围内的紫外光谱，建立初始的基线数据。
2. 样品扫描：将待测样品引入光学池并扫描相同波长范围内的紫外光谱，获得含有二氧化硫的样品光谱。
3. 差分计算：将样品光谱与基线光谱进行差分计算，得到二氧化硫的吸光度。
4. 标准曲线：使用一系列已知浓度的二氧化硫标准样品，按照相同的操作步骤测定它们的吸光度，并绘制标准曲线。
5. 浓度测定：通过对待测样品的吸光度与标准曲线的对比，确定二氧化硫的浓度。
紫外差分法具有快速、准确、灵敏度高的特点，常用于二氧化硫的环境监测和工业生产过程中的气体排放控制。
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。
差示紫外吸收光谱测量原理
差示紫外吸收光谱测量原理
紫外吸收光谱测量原理是一种常用的分析技术，用于测量样品对紫外光的吸收性质。
其原理基于分子在紫外光照射下吸收能量的特性。
当紫外光照射到分子中时，其能量可以与分子的电子态相互作用。
分子中的电子会吸收紫外光的能量，从基态跃迁到高能态。
在紫外可见光谱区域，这些能级跃迁通常是价电子的π - π*跃
迁或n - π*跃迁。
在分子吸收紫外光后，吸收的光子能量被转化成电子激发能量，导致分子处于一个激发态。
接下来，这些激发态的分子会发生非辐射性跃迁，将能量转化为热。
因此，分子吸收紫外光后，其吸收强度与光的波长之间存在关系。
测量紫外吸收光谱时，常用的方法是通过光源发射一束连续的紫外光，经过样品后，通过光谱仪检测透射光的强度。
测量得到的透射光谱即为样品的紫外吸收光谱。
根据贝尔-朗伯定律，透射光谱与样品的浓度和光程之间具有
线性关系。
因此，可以利用已知浓度的标准溶液建立标准曲线，从而根据样品吸收光谱的透射率推算出其浓度。
紫外吸收光谱广泛应用于化学、生物、药学等领域，可用于分析物质的浓度、反应动力学、物质结构等的研究。
紫外差分吸收法原理
3.1 DOAS 测量原理从稳定光源发出的光I o (λ，L)，通过气室后，由透镜收集光会聚进入光谱仪。
由于沿光程的气体分子的吸收、分子散射，导致了接收光强减弱。
在光通过距离L 的光程后，接收光I （λ，L ）可以由Lambert-Beer 定律来表示：00(,)(,)exp[((,,)()(,)(,))]()l Lj j R M j l I L I L p T c l l l dl N λλσλελελλ===⋅-⋅+++∑⎰ (3.1)对于每一种气体，(,,)j p T σλ是在波长λ，压力p 和温度为T 时的吸收截面。
()j c l 是沿光程在距离l 处的密度。
M ε和R ε分别表示瑞利散射、Mie 散射的消光系数。
N (λ)是光强I （λ，L ）上的光子噪声。
在图3.1a 中，I （λ，L ）为通过大气的后光谱(为了简化说明，假设其中只含有甲醛的吸收)。
在大多数的DOAS 系统中，回来的光被聚焦到光谱仪的入射狭缝上，经光谱仪分光，光谱由探测器记录。
由于光谱仪有限的分辨率，光谱I （λ，L ）的形状发生了变化，这个过程的数学描述是大气光谱I （λ，L ）与光谱仪的仪器函数H 进行卷积，图3.1b 表示与典型的仪器函数H 卷积后，投影在探测器上的光谱I*（λ，L ）。
在探测器记录光谱的过程中，光谱范围被映射为n 个离散的像元（PDA 或CCD 探测器），用i 来表记，每个像元表示从λ(i)到λ(i+1)的间隔积分。
这个间隔可以根据波长－像元映射ΓI 计算得到。
对于线性色散（:()(0)I i i λλγΓ=+⋅）, 像元的光谱宽度为常数（0()(1)()i i i λλλγ∆=+-=）。
像元i 上的光强'()I i 表示为（忽略任何的仪器因子，如不同像元的响应不一样），(1)()'()(',)'i i I i I L d λλλλ+*=⎰（3.2）一般而言，波长－像元映射ΓI 可以用多项式来表示：0:()qk I k k i i λγ=Γ=⋅∑ （3.3）矢量（k γ）确定了像元i-波长λ（i ）的映射。
差分吸收光谱工作原理
差分吸收光谱工作原理一、吸收光谱法的基本原理吸收光谱法就是利用气体的这种特性来测定排放烟气中所含有的气体成分及其浓度，它是进行定量分析的有用工具，可以用于常量和超微量组分的测定，也可以对多组分同时测定。
紫外——可见吸收光谱定量分析的理论依据依然是Lambert-Beer定律。
在某一波长λ下，当一束光强为I(λ)的测量0光照射到被测量区域，被气体分子吸收后，透射光强减弱为I(λ)，如图2-2所示。
根据Lambert-Beer定律，可得:,Lc,(,)(2-9) I(,),I(,)e0图1 Lambert-Beer定律原理示意图I(λ)=I0e-LCσ(λ)式中:C——为被测气体浓度，L为测量光程长度，——σ(λ) ——为气体分子的吸收系数。
二、差分吸收光谱法的基本原理[31~33]自1975年差分吸收光谱法(DOAS)被提出，并于以后用于测量大气中污染气体浓度开始，就逐渐在环境检测领域得到了广泛的应用。
人们使用差分吸收光谱法可以监测到同温层中的HONO、OH、NO、BrO、ClO等这几种重要3的污染气体、也可以利用一些气体如:NO、NO、NH、ClO、23IO、O、SO、CS、HCHO和许322多的芳烃化合物等在紫外和可见光区域的吸收特性来监[24]测它们的浓度、还可以利用吸收光谱结构计算后的残留结构发现新的污染气体。
差分吸收光谱法最主要的优点是可以在不受被测对象化学行为干扰的情况下来测量到它们的绝对浓度。
也正是因为这一点，差分吸收光谱法常用来测量那些化学行为较活泼的气体，例如:OH，NO，BrO等; 3另外差分吸收光谱法还可以图2 DOAS测量污染气体浓度的测量装置图通过分析几种气体在同一波1段的重叠吸收光谱，来同时测定几种气体的浓度。
差分吸收光谱法正是具有这些优点，才实现了多种气体的在线同时测量和监测仪器的在线化。
差分吸收光谱法测量污染气体浓度的典型测量装置如图3-1所示[24]。
由稳定光源I(,)0发出强度为的一束光，经透镜后形成平行光束，平行光束经过含有气体的测量室I(,,L)后，由于各种不同气体的吸收及空气分子和气溶胶粒子的散射作用，强度衰减为，I(,,L)根据Lambert-Beer定律，的大小由(3-1)式给出:LABS,I(,L),,I()exp{,[,,(,p,T)，,(l)],,,(,l),,(,,l)dl}，N(,),jjRM0,0j(3-1)ABS,(,,p,T)jl其中气体j的吸收特性由吸收截面积定义，在光程点的吸收截面积是波长,(l)jλ、压力p 、温度T的函数，它与气体分子数量密度的乘积反映了气体吸收的光,(,,l),(,,l)RM谱特性;气溶胶的米氏散射和瑞利散射分别用和表示，它们也是波长λN(,)I(,,L)l和光程的函数;是光子噪声，它与有关。
紫外吸收法测定o3原理
紫外吸收法测定O3原理概述紫外吸收法是一种常用的测定O3浓度的方法，通过O3分子对紫外光的吸收特性，可以精确测定大气中的O3浓度。
本文将详细介绍紫外吸收法测定O3的原理及其具体步骤。
紫外吸收法原理紫外吸收法测定O3的原理基于O3分子对特定波长的紫外光的吸收特性。
O3分子在紫外光作用下产生能级跃迁，从而引起紫外光的吸收。
当紫外光经过O3气体时，其强度将随着O3浓度的增加而减弱。
通过测量紫外光在经过O3气体后的吸光度变化，可以间接计算出O3的浓度。
实验仪器和试剂准备1.紫外吸收光度计：用于测量紫外光在经过O3气体后的吸光度变化。
2.光源：提供特定波长的紫外光。
3.O3标准溶液：使用已知浓度的O3溶液作为校准标准。
实验步骤1.校准光度计：使用已知浓度的O3标准溶液校准光度计，以保证测量结果的准确性。
2.设置光度计参数：根据实际情况设置光度计的工作参数，包括波长范围和光路长度等。
3.测量环境准备：将待测O3样品放置于测量环境中，确保温度和湿度等条件稳定。
4.吸收光测量：打开光源，使紫外光通过O3样品，然后使用光度计测量紫外光的吸光度。
5.记录数据：根据测量结果记录吸光度数值，并进行相应的单位转换。
6.计算O3浓度：使用经验公式或标定曲线，将吸光度数值转化为O3的浓度值。
7.分析结果：对实验结果进行分析，并与相关标准进行比较和评估。
实验注意事项1.实验过程中需要注意避免光源的强度变化和漂移对测量结果的影响。
2.进行测量前应保证待测O3样品的洁净和干燥，以避免杂质对测量结果的干扰。
3.实验室内外的温度和湿度等环境条件对测量结果也会产生影响，因此需要在测量过程中进行相应的环境控制。
结论紫外吸收法是一种精确测定O3浓度的常用方法。
通过测量紫外光在经过O3气体后的吸光度变化，可以得到O3的浓度值。
此方法具有操作简便、测量结果准确等优点，适用于大气环境中O3浓度的测定，并在环境保护和大气科学研究等领域具有广泛应用前景。
紫外差分吸收法
紫外差分吸收法
紫外差分吸收法（Ultraviolet Difference Absorption Spectroscopy）是一种分析化学技术，用于测量物质在紫外光区域的吸收特性。
该方法常用于分析溶液中的物质浓度或反应动力学研究。
紫外差分吸收法的基本原理是通过比较两个或多个样品在相同的紫外光（通常在200-400纳米波长范围）照射下的吸收差异。
通常，其中一个样品作为基准样品，其他样品与之对比。
具体操作步骤如下：
1.准备样品：将所需测定的样品制备成溶液，并与基准样品进行
对比。
2.设置仪器参数：将紫外可见分光光度计或分光光度计设置为所
需的波长范围，并调节光强和其他参数。
3.扫描测试：将基准样品和其他样品分别放入光池，并通过光束
将紫外光照射到溶液中。
仪器将测量吸收光强差异并记录数据。
4.分析数据：通过计算差分吸光度（差分光强）来获得样品之间
的差异。
这可以通过减去基准样品的吸光度值来实现。
紫外差分吸收法可以用于许多应用，例如测定溶液中物质的浓度、了解反应动力学的变化、监测化学反应过程中的物质转化等。
它通常具有灵敏度高、选择性强、操作简便等优点，因此在化学分析和研究中被广泛使用。
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。
本人认为在完全抽取式CEMS中使用DOAS后的产品应该会在以后市场竞争中处于比较有利的地位。
原因是1、目前相关的国家标准在计算气体污染物排放时均使用的是以干基为基础的计算，而直接测量式得出的是以湿基为基础的浓度；2、直接测量式现场CEMS的标准物质比对性实验比较麻烦。
紫外差值光谱法原理
紫外差值光谱法原理
紫外差值光谱法（UV difference spectroscopy）是一种光谱分析方法，用于研究溶液中化学物质的浓度变化和化学反应的动力学过程。
其原理如下：
1. 紫外可见吸收光谱：物质在紫外可见光区域的吸收特性与其结构和化学性质有关。
不同化学物质在不同波长下有不同的吸光度。
2. 紫外差值光谱：正常光谱测量时，我们通常记录样品吸光度与参考样品或空白样品的吸光度之差，以消除仪器偏差和其他背景噪音。
3. 差值光谱测量：紫外差值光谱法通过记录两个样品溶液的吸光度差来描述它们之间的变化。
一般情况下，一个溶液是参考溶液，另一个溶液是测试溶液。
两个溶液在特定波长下的吸光度差表示了化学物质的相对浓度差异。
4. 分析应用：紫外差值光谱法可用于监测样品中溶解溶质的浓度变化，如酸碱滴定、离子交换和配位反应等。
通过测量吸光度差的变化，可以得出反应速率、反应平衡和浓度变化等动力学参数。
总之，紫外差值光谱法通过比较两个溶液在紫外光区域的吸光度差异，用于分析物质的浓度变化和化学反应的动力学过程。
紫外差分气体分析
紫外差分气体分析一、概述紫外差分气体分析仪OEM 模块是我司针对国内外环保、工业控制现场在线气体分析自主研发的一款烟气分析仪产品。
它基于紫外吸收光谱和差分吸收光谱原理，采用光学技术平台，可在线分析测量包括SO 2、NO 、NO 2、O 2、H 2S 、Cl 2、NH 3等多种气体浓度。
二、 技术原理● 紫外差分气体分析DOAS 原理由于同种气体在不同光谱波段有不同的吸收，不同气体在同一光谱波段的吸收叠加作用，通过对连续光谱的分析，可以同时测量多种气体。
本系统采用全息光栅对被测气体吸收后的光进行分光，使用阵列传感器将分光后的光信号转换成电信号，获得介质的连续吸收光谱，实现了多种气体的同时测量。
● 独特的差分光学吸收光谱算法使用其对连续光谱数据进行处理得到气体浓度。
光束穿过长度为L 的被测气体环境后，由于气体对光的吸收作用，光能量将发生衰减。
被测气体在波长λ处对光强的吸收，可用Beer-Lambert 关系准确表述：()()()(){}0I =I exp -L C +i i λλσλελ⎡⎤⎣⎦式中：()0I λ－入射光在波长λ处相对强度； ()I λ－出射光在波长λ处相对强度； L －光程；C i －第i 种气体浓度； ()i σλ－第i 种气体的吸收系数；()ελ－粒子散射等因素导致的消光系数；由上式可见，普通的算法根本无法区分光衰减是气体吸收引起的还是粒子散射等非吸收引起的，而差分吸收算法是将气体的吸收分解为两部分：()()()=+i ir is σλσλσλ，其中()ir σλ是随波长快变化的部分，()is σλ是随波长慢变化的部分，而粒子散射等因素导致的消光作用都是随波长缓慢变化的。
显然，吸收中随波长快变化的部分只与气体吸收有关，对其进行相应的算值便可得到相关气体的浓度。
分析仪光学原理如下图（图1）所示。
图 1 紫外分光光度法光学原理图分析仪光学原理图分析仪采用紫外差分算法检测气体浓度，其中SO2、NOx等气体在紫外波段存在吸收，如图2所示：图 2 各组分气体在紫外波段的吸收图三、模块示意图图3：低量程模块示意图四、技术参数五、模块特点●采用最先进在线分析技术，精度高、下限低、温漂小✓采用紫外吸收光谱气体分析技术和化学计量学算法，测量精度完全不受水分和粉尘影响，探测下限低、温漂小。
紫外差分法
紫外差分法一、引言紫外差分法（UV-Vis Difference Spectroscopy）是一种常用的光谱分析技术，通过测量样品在紫外可见光区的吸收和透射光谱，得到样品中分子结构和化学键的信息。
本文将从以下几个方面详细探讨紫外差分法的原理、应用以及实验步骤。
二、原理1.紫外可见光谱原理紫外可见光谱是一种通过测量样品对紫外光和可见光的吸收或透射来得到样品结构和化学键的信息的分析方法。
紫外可见光谱仪一般包括光源、单色器、样品室和光检测器等部分，其中单色器用于将宽频谱的光分离成单色光。
2.差分光谱原理差分光谱法是一种检测微弱光谱信号的方法。
在紫外差分法中，通常选择两种具有相关性的样品进行测量，一种是实验样品，另一种是参比样品。
两种样品都会在同样的实验条件下进行测量。
得到两种样品的光谱曲线后，将参比样品的光谱曲线从实验样品的光谱曲线中减去，得到差分光谱。
3.紫外差分法原理紫外差分法通过比较样品和参比样品的差分光谱，可以更准确地分辨出样品中存在的化学物质。
差分光谱中，正值表示实验样品比参比样品的吸收强度更大，负值则表示实验样品比参比样品的吸收强度更小。
三、应用紫外差分法广泛应用于材料科学、生物化学、环境监测等领域。
以下是紫外差分法的几个主要应用方向：1.分析物质的组成通过紫外差分法可以对材料中的不同成分进行分析，从而得到物质的组成信息。
例如，可以通过差分光谱得到多酚类物质的结构特征。
2.监测反应过程紫外差分法可以用于监测化学反应中的变化过程。
通过测量反应物和产物的差分光谱，可以研究反应过程中的物质转化情况，以及反应机理。
3.制药行业应用在制药行业中，紫外差分法常用于药物质量控制和剂型开发过程中。
通过测量药物和杂质的差分光谱，可以检测药物的纯度，确保药物质量。
4.生物化学研究紫外差分法在生物化学研究中也有广泛应用。
例如，可以通过差分光谱研究蛋白质、核酸等生物大分子的结构和功能。
四、实验步骤1.准备样品和参比样品根据实验需要选择合适的样品和参比样品，并确保样品和参比样品的纯度和稳定性。
紫外差分分析仪在烟气超低排放监测中的应用
紫外差分分析仪在烟气超低排放监测中的应用紫外差分分析仪是一种常用的烟气超低排放监测设备，其在环境保护领域中的应用越来越广泛。
本文将介绍紫外差分分析仪的原理和特点，以及其在烟气超低排放监测中的应用。
紫外差分分析仪是一种基于紫外吸收光谱的无需标定的在线监测设备。
它可以检测空气中的有害气体浓度，并根据测量结果判断烟气排放是否达到超低排放要求。
紫外差分分析仪利用气态污染物在紫外光波长范围内的光吸收特性，通过测量光吸收的差异来确定烟气中的污染物浓度。
紫外差分分析仪的工作原理是基于比尔-朗伯定律。
根据该定律，当光通过一个吸收性物质时，其光强度将呈指数衰减。
紫外差分分析仪通过使用两个具有不同波长的光源，在同一时间内同时照射被测气体，通过测量两束光强的差异来计算出被测气体的浓度。
这种双波长测量的方法可以消除光源强度波动和光路变化对测量结果的影响，从而提高了测量的准确性和稳定性。
紫外差分分析仪具有许多优点，使其成为烟气超低排放监测中的首选设备。
紫外差分分析仪具有高灵敏度和快速响应的特点，可以实时监测烟气中污染物的浓度变化。
紫外差分分析仪采用了无需标定的在线测量方式，不需要频繁校准，能够减少运维成本和人力投入。
紫外差分分析仪具有体积小、重量轻、安装方便等特点，适用于各种场合的使用。
紫外差分分析仪在烟气超低排放监测中的应用非常广泛。
在燃煤电厂中，紫外差分分析仪可以用于监测氮氧化物（NOx）和二氧化硫（SO2）的浓度，帮助电厂实现燃煤锅炉的超低排放。
在工业废气处理过程中，紫外差分分析仪可以用于监测有机废气中的有害物质浓度，以保护环境和工人健康。
紫外差分分析仪还可用于石油炼制、化工、冶金等行业中的烟气排放监测。
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3.1 DOAS 测量原理从稳定光源发出的光I o (λ，L)，通过气室后，由透镜收集光会聚进入光谱仪。
由于沿光程的气体分子的吸收、分子散射，导致了接收光强减弱。
在光通过距离L 的光程后，接收光I （λ，L ）可以由Lambert-Beer 定律来表示：00(,)(,)exp[((,,)()(,)(,))]()l Lj j R M j l I L I L p T c l l l dl N λλσλελελλ===⋅-⋅+++∑⎰ (3.1)对于每一种气体，(,,)j p T σλ是在波长λ，压力p 和温度为T 时的吸收截面。
()j c l 是沿光程在距离l 处的密度。
M ε和R ε分别表示瑞利散射、Mie 散射的消光系数。
N (λ)是光强I （λ，L ）上的光子噪声。
在图3.1a 中，I （λ，L ）为通过大气的后光谱(为了简化说明，假设其中只含有甲醛的吸收)。
在大多数的DOAS 系统中，回来的光被聚焦到光谱仪的入射狭缝上，经光谱仪分光，光谱由探测器记录。
由于光谱仪有限的分辨率，光谱I （λ，L ）的形状发生了变化，这个过程的数学描述是大气光谱I （λ，L ）与光谱仪的仪器函数H 进行卷积，图3.1b 表示与典型的仪器函数H 卷积后，投影在探测器上的光谱I*（λ，L ）。
在探测器记录光谱的过程中，光谱范围被映射为n 个离散的像元（PDA 或CCD 探测器），用i 来表记，每个像元表示从λ(i)到λ(i+1)的间隔积分。
这个间隔可以根据波长－像元映射ΓI 计算得到。
对于线性色散（:()(0)I i i λλγΓ=+⋅）, 像元的光谱宽度为常数（0()(1)()i i i λλλγ∆=+-=）。
像元i 上的光强'()I i 表示为（忽略任何的仪器因子，如不同像元的响应不一样），(1)()'()(',)'i i I i I L d λλλλ+*=⎰（3.2）一般而言，波长－像元映射ΓI 可以用多项式来表示：0:()qk I k k i i λγ=Γ=⋅∑ （3.3）矢量（k γ）确定了像元i-波长λ（i ）的映射。
参数0γ的改变的物理意义为光谱的平移，1γ的变化表示了光谱的线性拉抻和压缩，k 阶参数k γ描述了光谱的非线性变形。
参数矢量（k γ）物变化可以是光谱测量条件引起的，因为光栅光谱仪随着每k 温度的变化移动1/10个像元。
因而，在光谱分析中必须对这些影响进行修正。
图3.1c 表示了记录并存储在计算机中的离散谱'()I i 。
DOAS 技术最初是设计用来测量大气的吸收光谱[Platt 1994]，与实验室中的测量相比，大气测量不可能掌握观测气体的绝对吸收，因为不能够移去大气来获得光强信息。
DOAS 技术的基本原理是通过将吸收截面分为两部分来解决这个问题的：'b j j j σσσ=+ （3.4）对于痕量气体j ，b j σ代表了宽状结构光谱，'j σ代表差分吸收截面，其反映了窄带光谱结构。
在光谱分析中只考虑'j σ可以去除来自瑞利和Mie 散射的干扰。
图3.2示意了O 3吸收截面的分离。
'()I i 取对数， ()ln '()J i I i =表示为：''0()()()'()'()'()'()mj j i J i J i a S i B i R i A i N i =+⋅++++∑ (3.5)对于每种痕量气体j, 'j S 是差分吸收截面，''()ln(exp(()))j j S H λσλ=-*，其对应于气体的差分吸收截面与仪器函数H 的卷积，B ’(i) 为宽带吸收结构，'()R i 为瑞利和Mie 散射的和，'()A i 代表了探测器、光谱仪的响应， '()N i ＝ln(N(λ))表示了探测器的噪声和光子噪声的总和，比例因子'j j a c L =⋅ 则是沿光程平均数密度的积。
图3.1. 典型DOAS 的组成部分。
平行光束穿过观测的大气团，被大气分子所吸收。
(a)举例说明，观测到含有甲醛的大气光谱 (b) 与光谱仪仪器函数卷积后的光谱(c) 投影在PDA 表面上，按PDA 像元离散后的光谱，这个光谱被存储在计算机中，待进一步的数值处理。
式3.5表示了几种痕量气体分子重叠吸收的和。
实际上，可测量分析的吸收气体数量是由它们的吸收结构强度来决定，必须高于DOAS 技术的探测低限。
一般，一条光谱能够分析出2－10种气体成分[Platt 1994]。
因此，同时得到这些气体的浓度。
为了从重叠的光谱结构中反演出不同的成分浓度，要对重叠结构进行数字分离。
这个反演过程的任务是：1． 反演参数'j a ，考虑中痕量气体的吸收和仪器系统的影响。
2． 计算参数'j a 的误差，及测量浓度的误差。
300310320300310320aI (λ, L )wavelength [nm]bI (λ, L ) * Fwavelength [nm]L100200cpixel在不考虑仪器本身的影响时，以上两项任务可通过最小二乘拟合来实现[Stutz and Platt 1996]。
3.2数学描述分析过程基于描述DOAS 测量谱线物理行为的数据模型（3.5式），离散光谱的对数用函数()F i 来表示有，260280300320340-9x10-20-6x10-20-3x10-2003x10-206x10-209x10-20σ''(λ)ozon e ab sorption cross se ctionσ'(λ)σc (λ)a b s o r p t i o n c r o s s s e c t i o n σ (λ) [c m 2]Wavelength [nm]-3x10-19-2x10-19-1x10-1901x10-192x10-193x10-194x10-190.02.0x10-184.0x10-186.0x10-188.0x10-181.0x10-171.2x10-170.02.0x10-184.0x10-186.0x10-188.0x10-181.0x10-171.2x10-17260280300320340图3.2 DOAS 分离吸收截面的基本原理。
以O 3的吸收截面（上）为例说明。
在数据反演过程应用数值滤波器将吸收截面分为“慢变化”部分（宽带吸收，第二个图），“快变化”部分（窄带吸收，第三个图）和高频部分（最低下的图）。
,,11()()(,,)()mr j j j d j j F i P i a S d d i ==+⋅∑ （3.6）这里，痕量气体的吸收结构j S 是实验测量的，作为输入参数。
多项式()r P i 描述宽带光谱结构，主要是由灯的光谱特征0()I i ，大气瑞利、Mie 散射'()R i ，光谱灵敏度'()A i 以及痕量气体的宽带吸收'()B i 组成，如下所示：()0()rh r i h c h P c i i ==⋅-∑ （3.7）这里，参数int(/2)c i n =代表了光谱区域的中心像元，相对于c i 的多项式最大化了非线性的影响。
通过F 和J 的线性拟合，可以解出比例因子j a 和多项式系数h c 。
最后用比例因子来计算相应痕量气体的平均浓度：'jj j a c Lσ=⋅ （3.8）'j σ表示气体j 的差分吸收截面，L 是吸收光程长度。
在分析过程中，注意将参考光谱'()j S i （波长-像元映射j Γ）与测量光谱J （i ）(波长-像元映射J Γ)的波长对齐。
根据测量谱线的波长-像元映射J Γ和参考光谱'()j S i 计算参考光谱()j S i *，这个过程可以看作是参考光谱在波长上进行“平移或拉伸”。
因为j Γ（在式3.3中等效于J Γ）是一个严格单调函数，其反函数也可以由一个多项式描述：1:()qk jkk x λβλ-=Γ=⋅∑ (3.9)这里，()x λ表示了从反函数中得到的非整数像元数值。
因此，能够从连续函数()j S x 中计算出，连续谱线()j S x 可以从谱线()j S i 的中通过三次样条插值得到。
因此，由()j S i 插值近似得到()j S x ，()j S x 根据1j -Γ得出()jS λ，由()j S λ和J Γ算出()jS i *：1interpolation()()()()jJj j j j S i S x S S i λ-ΓΓ*−−−−→−−→−−→ （3.10）这个计算过程可以用一个公式来实现，i 和x 通过含参数k δ的多项式联系起来，0()(())s lq q k k k x i x i i λδ⋅===⋅∑ （3.11）在实际的分析过程中，将式3.11进行等价变换，使得谱线对齐参数,j k d ，在测量谱线波长-像元映射J 和参考谱线j S 相同的时候等于“0”，,0()()()jP k j j j k c k x i f i withf i d i i ====⋅-∑ （3.12）光谱,0,1(,,)()()j j j j S d d i S i *=现在与测量光谱具有相同的波长-像元映射J Γ。
在参数j a 和h c 不变的条件下，参数,j k d 通过模型F 和光谱J 的非线性拟合得到。
如果0j p =，光谱j S 平移,0j d 个象元，如果1j p =，光谱j S 按照,1j d 进行线性拉伸或压缩，高阶j p 代表了高阶的拉伸变化。
为了对光谱进行最好的物理描述，对每个参考光谱设定合适的拉伸参数，如果各个参考光谱是一起校准的，则可对所有的参考光谱用一套参数,j k d 。
分析过程采用了两个算法：线性Levenberg-Marquardt 算法确定参数,j k d ；一个标准的最小二乘拟合算法计算j a 和h c 。
两种算法在F 和J 间最小化2χ：220(()())ni J i F i χ==-∑ (3.13)计算过程，首先用初始,j k d 值进行线性拟合计算，它的拟合结果j a 和h c 作为接下来的非线性Leverbert-Marquardt 拟合的输入，这个非线性迭代过程只进行的一步，其结果参数,j k d 被用作下一次线性拟合的输入，进而结果又被非线性拟合调用。
反演过程交替地调用两种拟合的结果作为下一次拟合的输入。
这个过程重复，直到非线性拟合的某个条件得到满足。
通常，当2χ的相对变化值小于一个设定的值（如10－6），拟合计算停止。
如果迭代的重复次数超过所设定的，或非线性拟合不稳定，也将中止拟合过程。