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1、大氣氣溶膠粒子作為地球-大氣系統(tǒng)的重要組成部分,由于其散射太陽(yáng)輻射、吸收地球輻射及其和云之間的相互作用對(duì)氣候及輻射產(chǎn)生顯著影響。同時(shí),氣溶膠也是環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要對(duì)象,是霧霾的關(guān)鍵成因,霧霾嚴(yán)重影響環(huán)境能見(jiàn)度。氣候強(qiáng)迫和能見(jiàn)度主要取決于氣溶膠的光學(xué)特性。因此,對(duì)大氣氣溶膠的光學(xué)吸收特性的精確測(cè)量具有非常重要的意義。光聲光譜技術(shù)是一種新型的痕量氣體檢測(cè)法,因其可直接在線檢測(cè)自然懸浮狀態(tài)的氣溶膠粒子,無(wú)需對(duì)粒子進(jìn)行分離處理,且不受粒子散射影響等
2、優(yōu)點(diǎn),被公認(rèn)為是研究氣溶膠光吸收特性的有效方法。
本文基于光聲光譜技術(shù)的理論指導(dǎo),研發(fā)了一臺(tái)用于大氣氣溶膠光學(xué)吸收系數(shù)在線檢測(cè)的小型化光聲檢測(cè)裝置。通過(guò)設(shè)計(jì)高性能的光聲池,在光聲池達(dá)到較高Q值的同時(shí)又使其諧振頻率不易受外界環(huán)境溫濕度影響,免去了經(jīng)常標(biāo)定光聲池的必要性;通過(guò)抑制檢測(cè)裝置的整體噪聲,有效提高了檢測(cè)裝置的靈敏度并降低了檢測(cè)極限。
本文利用研制的小型化裝置,首先對(duì)該檢測(cè)裝置進(jìn)行了性能分析,給出了儀器的響應(yīng)時(shí)間
3、、檢測(cè)靈敏度和檢測(cè)極限,其次對(duì)該儀器進(jìn)行溯源和不確定度分析,隨后使用該儀器測(cè)試了人為燃燒產(chǎn)生黑碳?xì)馊苣z驗(yàn)證了該儀器測(cè)試氣溶膠吸收系數(shù)的可行性;接著測(cè)試了室外大氣氣溶膠光吸收系數(shù),發(fā)現(xiàn)出行早晚高峰過(guò)后吸收系數(shù)會(huì)增大;最后,使用該儀器和杭州市鳳凰山氣象站做了為期一周的對(duì)比測(cè)試,給出了En值。
本論文的主要工作有:
1.研發(fā)了一臺(tái)用于大氣氣溶膠光吸收系數(shù)在線檢測(cè)的小型化光聲檢測(cè)裝置。與傳統(tǒng)的光聲系統(tǒng)相比:在產(chǎn)生激光調(diào)制信號(hào)
4、方面,我們采用了可以發(fā)出方波信號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡代替了函數(shù)發(fā)生器;在數(shù)據(jù)處理方面,我們使用了高速的數(shù)據(jù)采集卡結(jié)合使用上位機(jī)軟件LabVIEW編寫(xiě)的測(cè)試程序代替了鎖相放大器進(jìn)行光聲信號(hào)的鎖相提取運(yùn)算,極大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)裝置,減小了系統(tǒng)體積,更適合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及市場(chǎng)推廣。
2.本文通過(guò)設(shè)計(jì)高性能的光聲池,使光聲池在達(dá)到較高Q值的同時(shí)確保其諧振頻率不易受環(huán)境溫濕度的影響,免去了經(jīng)常校準(zhǔn)光聲池的必要性。
3.在噪聲處理方面,本文通過(guò)對(duì)
5、光聲池兩端的窗口片進(jìn)行鍍膜處理降低窗口片的吸收噪聲,使用消聲器控制氣管的振動(dòng)噪聲,從而降低了系統(tǒng)整體噪聲,提高系統(tǒng)靈敏度,降低系統(tǒng)檢測(cè)極限。
4.在裝置校準(zhǔn)方面,與傳統(tǒng)的光聲系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)的方法相比,本文直接使用室內(nèi)空氣作為標(biāo)定氣體,以室內(nèi)空氣中的二氧化碳?xì)怏w作為吸收物質(zhì)校準(zhǔn)裝置。該校準(zhǔn)方法使用的緩沖氣體和實(shí)際測(cè)量大氣氣溶膠時(shí)的緩沖氣體基本一致,結(jié)果更為真實(shí)、準(zhǔn)確,且無(wú)需額外制備和攜帶標(biāo)準(zhǔn)氣體。
5.本文提出了
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