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《差分吸收光谱技术监测气溶胶消光系数的误差分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第26卷,第10期光谱学与光谱分析Vol126,No110,pp1810218122006年10月SpectroscopyandSpectralAnalysisOctober,2006差分吸收光谱技术监测气溶胶消光系数的误差分析111311司福祺,刘建国,谢品华,张玉钧,王缅,1222刘文清,久世宏明,刘诚,竹内延夫11中国科学院安徽光学精密机械研究所,中国科学院环境光学与技术重点实验室,安徽合肥23003121日本千叶大学环境与遥感中心,日本,千叶县,26328522摘要给出了在利用差分吸收光谱技术监测大气气溶胶消光系数
2、时确定测量误差的方法。分析了光源变化、探测器积分时间间隔、大气湍流、系统参数校正、测量系统位移以及粒子后向散射等可能对测量结果产-1生影响的因素,通过理论分析和实际测量确定气溶胶消光系数误差为0103km。主题词气溶胶;差分吸收光谱;消光系数;误差中图分类号:O43314文献标识码:A文章编号:100020593(2006)1021810203和光谱仪与一身的海洋公司USB2000型光谱仪。狭缝宽度引言为5μm的USB2000体积小巧(63mm×89mm×34mm),结构结实,USB2000型光谱仪采用Sony公司的ILX
3、511型差分吸收光谱(DOAS)技术是利用光线在大气中传输CCD作为探测器,线阵CCDILX511拥有2048个像素,感光时,各种气体分子在紫外和可见波段的特征吸收光谱来反演范围为200～800nm,平均分辨率为013nm每像素。实验其在大气中浓度的一种方法。该方法最初由Platt等提[1,2]中,设置CCD的积分时间为300ms,两次采样间隔7ms,出,经过发展,目前该方法广泛的应用于监测城市中的[325]在此间隔内可以将光谱数据通过通用USB接口传输到PC污染气体。机中。接收装置安装在日本千叶大学遥感中心的9楼,高度D
4、OAS方法就是用高压氙灯作为光源,经过长距离的传[6,7]为34m。输后,由望远镜接收。在以前的文章中,我们介绍了一本实验中采用离日本千叶大学515km处安装在垃圾焚种基于航空防撞灯(闪烁氙灯)的DOAS系统并成功地利用烧炉烟囱上高度为130m处的氙灯作为光源,在这一高度安该系统反演出大气中的NO2浓度及初步的气溶胶信息。实装了4盏功率为300W,水平角度为120°的氙灯。这些航空验中利用工作在日本千叶大学(位于日本千叶县)的闪烁防撞灯每115s闪烁一次,持续时间为015ms。它们只工作DOAS系统测量大气气溶胶消光系数,
5、采用大气能见度对仪在白天,在夜间用闪烁的红色光源代替氙灯,所以,闪烁器进行校正。在350～650nm范围内采用等间隔的7个通道DOAS系统由于受光源影响,仅工作在白天。(350,400,450,500,550,600和650nm),完成对气溶胶消光系数的反演。对于任何一种系统都应有其测量的误差,闪烁DOAS系统也不例外。测量误差是系统的重要参数,它决定了系统的测量准确性以及系统的测量下限。本文中分析了多种可能对测量系统结果造成影响的因素,通过理论分析和实际测量确-1定气溶胶消光系数误差为0103km。1实验系统[5]图1是
6、实验装置图。系统采用口径为115mm天文望Fig11Experimentalsetupformeasuringaerosol远镜(Meade,DS2115)作为接收望远镜,探测系统为集CCD收稿日期:2005208215,修订日期:2005212228基金项目:国家自然科学基金(10274080)资助项目作者简介:司福祺,1977年生,中国科学院安徽光学精密机械研究所博士研究生3通讯联系人©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsres
7、erved.http://www.cnki.net第10期光谱学与光谱分析18112气溶胶光学厚度反演气溶胶的光学厚度τa可以用公式(1)表示τaαaL=lnkI0(λ)-lnI(λ)-τRayleigh(λ)-τgas(λ)(1)式中,αa为气溶胶消光系数,L是测量距离,k是校正系数。靠近光源观测的光源强度表示为I0(λ),I为测量点测得的光源强度,痕量气体吸收表示为τgas,主要成分为NO2,NO2的浓度可以通过DOAS方法用400～450nm的光谱反演出来。对瑞利散射,τRayleigh可以通过公式(2)得到324τ
8、Rayleigh(λ)=8π(n-1)L(3λN)(2)N为空气密度,n是折射指数。去除痕量气体吸收以及由瑞Fig12Intensityvariationobservedat利散射造成的对光学厚度的影响后,如果可以确定校正系数distanceof515km,9July2004k,那么气溶胶消光系数就可以
