对流层大气过氧自由基实地测量的技术进展及其在化学机理研究中的应用

大气过氧自由基化学是对流层大气化学的重要组成部分,对于理解大气氧化性、光化学臭氧和二次有机气溶胶生成等核心科学问题具有重要意义。基于实地测量,准确掌握大气过氧自由基的浓度水平、进行相关化学行为分析以及实测结果模拟分析一直是大气过氧自由基化学研究的重点和难点。本文总结了大气过氧自由基实地测量的技术方法,回顾了涉及大气过氧自由基的大型实地观测实验,分析了已有观测实验中大气过氧自由基的浓度水平和差异,归纳了实地测量数据在化学机理研究中的应用,讨论了模拟分析实地测量结果中的主要科学发现。最后,提出该领域中尚存在的问题及可能的重点研究方向。     

基于灰度图差分梯度的雾化角测量方法北大核心CSCD

雾场边界及雾化角作为雾场的重要特性参数,主要通过图像法进行测量。在图像处理过程中,一般是将灰度图转化为二值化图像,然后依次针对二值化图像进行处理和计算。由于雾场的多相流特性,得到的二值化阈值和图像与实际雾场是否一致缺少评判依据。提出根据喷雾的灰度图像直接处理,得到掩模板并作用于灰度图像,采用图像形态学和迭代方法,计算灰度图像的梯度值。通过得到梯度值最大时的灰度图像,计算雾场边界和雾化角。实验表明,该方法提供了一种雾场边界的数值判断依据,通过梯度最大值判断并提取雾场边界,从而通过程序自动实现雾场边界提取与雾化角拟合测量。     

Measurement of air pollutants by differential optical absorption spectroscopy using a Cassegrain telescope with fibers

A differential optical absorption spectroscopy (DOAS) method is presented and used for the air pollutant detection. The novel measurement frame employs a Cassegrain telescope and a combined fiber bundle. The emitting and receiving fibers are bundled together at one port. The common port is placed at the focus of the Cassegrain telescope. The total length of the prototype is reduced to about 1/2 of the traditional one. Air pollutants of SO2, NO2 and O3 are monitored by the prototype, and the concentrations are inverted. Results show that the correlation coefficients are 0.9490, 0.9614 and 0.9301, respectively. And there is a good consistency between the measured results and the reference data.     

长光程差分吸收光谱法测量大气SO2浓度研究

差分吸收光谱技术测量空气中痕量气体浓度时,结果准确性受标准差分吸收截面和仪器函数影响.为此,提出采用多种浓度样气计算差分吸收截面的方法,将测得的差分吸收截面应用于实验室SO2样气的测量,得到SO2气体浓度相对误差为1.67％;现场测量大气中SO2气体浓度最大值为66.73ppb,最小值为12.49ppb,日平均浓度为28.2ppb,符合当地实际.实验表明,该方法能够准确测量大气中SO2气体浓度.     

Study on a reference optical system applied to the outline loss measurement of complicated three-dimension object

In this paper, laser Doppler reference optical technique is studied, and an optical system with high resolving power which is applied to longitudinal displacement measurement of complicated 3-D object is brought forward. Structure of the measuring optical head is designed reasonably. The experiments prove that the new-type reference optical system can achieve the outline loss measurement of object with the relative error of 0.3%.     

应用二维相关提高DOAS技术的温度鲁棒性

利用差分光学吸收光谱(DOAS)技术对空气中污染气体的浓度进行实时监测时,测量结果的准确度会受到环境温度变化的影响。为此,提出了通过二维相关光谱技术优选波长来提高DOAS测量中温度鲁棒性的方法。通过对不同温度下SO2的吸收截面进行二维相关分析,得到了动态吸收截面同步相关谱对角线的自助峰,据此分析了不同波长下吸收截面随温度变化的敏感程度,进而优选出最佳反演波长范围300.5～310nm。在将波长优选前后现场的测量结果和参考值进行对比时显示:采用优选波长前后24h的平均测量误差由22.5%减小至9.9%,测量值和参考值的相关系数由0.780 8提高到了0.949 6。结果表明,二维相关光谱和DOAS技术相结合,可以准确测量污染气体浓度。     

折反式激光粒度测量方法

激光粒度仪因其快速、非接触等优点被广泛应用于各领域的粒度分布测量,但颗粒散射光的角分布与粒度大小关系复杂。为了获得不同粒度下的相对精度一致,通常会造成粒度分布测量范围小、无法满足宽分布粒度测量要求等问题。根据Mie散射近似的菲涅尔原理,提出采用折反式光路,将颗粒散射信号由分光镜分成两束,经两组组合式镜头和2个光电探测器分别采集透射和反射的散射信号,信号组合后经反演得到颗粒粒度分布,从而提高了可测粒度范围。采用两种标准粒子及其混合物进行了实验,结果表明,单种标准粒子测量结果的体积中位径D50的测量相对误差都不大于7.9%;对混合粒子也能够得到正确的峰值分布。     

大芯径集束光纤强激光耦合装置设计

光纤传输是常用的激光传输方式,随着光纤制备工艺的提升,大芯径、大数值孔径的传能光纤被广泛应用于多模激光传输。高效的激光耦合是光纤稳定传输的前提,为实现宽波段、高功率密度的激光耦合,根据混合模类高斯光束传输变换特性和耦合装置初始参数,结合像差分析,设计了一套大芯径四合一集束光纤与单芯光纤之间的非球面镜耦合装置,并通过机械装置装调实验得到了最高60.6%的光纤耦合效率。搭配自研激光共振电离飞行时间质谱仪,实现了钕同位素三色三步光电离路径对应激光饱和功率密度的测量,验证了装置满足复色激光共振激发电离特定同位素的光谱实验需求。     

基于分布宽度选取收敛阈值求解粒子尺度分布

在激光粒度测量中,采用改进的共轭梯度法(ICGA)能够求解单峰或多峰的粒度分布,但是为了对宽度不同的粒度分布均获得较好的效果,仍需要选取不同的迭代参数值.针对以上问题,提出通过改变收敛阈值来控制迭代过程,使该算法可满足窄、宽和多峰分布的粒度求解要求.模拟计算和实测结果表明,这种方法可以提高准确度和分辨率,增强抗噪声能力.     

基于非线性标准差模型的差分光学吸收光谱技术烟气浓度测量

采用差分光学吸收光 谱(DOAS)技术测量烟气时,需采用非线性补偿方法来提高测量精度。本文基于自行研制的DO AS技术烟气测量系统,对SO₂和NO标准气体进行了单一气体的建模实验,提出了利用 差分光学密度标准差和气体浓度之间关系的非线性模型预测烟气浓度的方法,并以此测量 了SO₂和NO单一组分及混合气体的浓度,将实验结果与传统最小二乘法的反演浓度进行 了对比。结果显示,测量单一气体时,得到的两种气体非线性模型的判定系数 R²分别为 0.999和0.999,SO₂的满量程误差为±0.7％,最大误差为 2.6%和2.8%,明显优于最小 二乘法反演最大误差－16.1%和－19.9%;测量混合气体时,最大误差 由传统方法的－24.6%和－28.1%减小至－4.8%和5.2%。结果表明,本文方法可提高烟气测量的准确度。