基于差分吸收光谱技术的氨气测量系统研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着经济发展和社会进步，大气污染成为目前人类社会面临的一个重大问题并受到人们的广泛关注，其中氨气污染是大气中的重要污染成分之一。目前针对大气NO2污染研究了不同的检测技术，如蚀溶器方法，被动采样技术、湿法分析、差分吸收光谱技术、可调谐半导体激光吸收光谱技术、光声光谱技等，并开发了相关监测仪器。差分吸收光谱技术具有非接触、灵敏度高、不需定标等优点，已经成为氨气探测的重要技术之一。根据氨气特性和差分吸收基本原理，搭建相关大气氨气测量仪器系统，研究氨气浓度的反演算法，获取大气氨气浓度和相关特性，对大气污染分析具有重要意义。

2. 研究内容和预期目标

①结合差分吸收光谱技术（DOAS）的原理和被测气体的性质，进行相应的光路系统和机械系统设计，完成系统相关性能测试；②获取氨气吸收截面，针对测量的光谱信号进行采集和数据处理，结合相关算法反演氨气气体浓度；③将系统应用于实验室测试和外场大气氨气测量，获取氨气浓度信息，并进行相关分析。

3. 研究的方法与步骤

①开展文献调研，了解差分吸光谱技术（DOAS）的理论基础，光谱获取及预处理，光谱拟合原理分析;②分析氨气的吸收特征，了解反演计算方法的应用；③DOAS实验装置设计，对系统功能参数进行测试分析; ④开展浓度反演计算方法的研究，误差分析，获取氨气浓度计算结果。

4. 参考文献

[1] volten h., bergwerff j. b., haaima m., et al. twoinstruments based on differential optical absorption spectroscopy (doas) tomeasure accurate ammonia concentrations in the atmosphere. atmosphericmeasurement techniques, 2012, 5 (2): 413-427.

[2] j.a. morales,j.e.walsh, detection of atmosphericnitrogen dioxide using a miniaturied fibre-optic spectroscopy system and the ambientsunlight[j]. spectrochimica acta part,2005,2073~2079.

[3] berkhout a j c , swart d p j , volten h , et al.replacing the amor with the minidoas in the ammonia monitoring network in thenetherlands[j]. atmospheric measurement techniques, 2017, 10(11):4099-4120.

5. 计划与进度安排

（1）2022-2-01～2022-3-08 查阅文献资料，进行文献综述，撰写开题报告，翻译英文文献；

（2）2022-3-09～2022-3-22 查阅相关资料，了解差分吸收光谱系统原理，分析典型差分吸收光谱系统基本结构和气体浓度反演算法原理；

（3）2022-3-23～2022-4-05 进行doas系统部件性能测试，进行doas系统气体浓度反演算法研究；