1 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 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
针对大气挥发性有机化合物(Volatile organic compounds, VOCs)色谱谱图基线漂移严重、 色谱峰峰形复杂的特点,设计了一种色谱数据处理方法。采用移动平均法和小波变换法对高 频噪声和基线漂移进行处理,保证了谱峰解析的准确性。采用一、二阶导数结合法对色谱峰 进行识别,高斯曲线拟合法进行峰面积计算,提高了峰面积计算精度。实验结果表明,该算法 运行速度快,噪声去除和基线校正效果明显,能够准确识别重叠峰、肩峰等不规则峰形,峰面积 计算精度高,满足环境大气VOCs色谱数据处理的要求。
挥发性有机物 基线校正 小波变换 谱峰识别 曲线拟合法 volatile organic compounds baseline correction wavelet transform peak recognition curve fitting 大气与环境光学学报
2019, 14(4): 272
1 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 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
研制出一种基于吸附管采样/冷阱聚焦方法的环境大气挥发性有机物(Volatile organic compounds, VOCs)富集 系统。环境大气中的VOCs先被吸附管采样,之后转移聚焦至冷阱中,冷阱热解析后VOCs随高纯载气进入GC-FID系 统中。使用标准气体(苯、甲苯、乙苯)测定系统性能,实验结果表明:本系统设计的冷阱对于VOCs(苯系物)聚 焦效率达到90%以上,标准样品相对标准偏差均小于3%,线性相关系数均大于0.99。该系统运行稳定,满足对环境 大气的VOCs富集的需求。
环境大气挥发性有机物 吸附管采样 冷阱聚焦 热解析 volatile organic compounds in ambient air adsorbent tube sampling cold trap focusing thermal analysis GC-FID GC-FID 大气与环境光学学报
2019, 14(4): 266
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 230031
大气气溶胶散射系数不仅是反映大气污染程度的指标,也是研究气候变化的重要参数之一。介绍了一种基于积分 浊度法测量大气气溶胶散射系数的方法及系统设计。分别从系统原理、硬件设计和软件设计等方面介绍系统设 计实现过程;采用恒流驱动方式保证光源稳定发光,高速单光子计数方式对散射光信号进行探测。最后通过 实验验证了系统光源的线性、稳定性和探测器的准确性,并给出了与HW-N1型前向散射式能见度仪测量结果的 对比,得出系统的设计是可行和可靠的结论。
气溶胶 散射系数 积分浊度 系统设计 aerosol scattering coefficient integral turbidity system design 大气与环境光学学报
2015, 10(5): 392
1 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 230031
2 中国科学院大学,北京 100049
在直线扫描式高精度傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪系统的研制过程中,为了达到光谱图的 质量和分辨率要求,提出了一种利用DSP芯片TMS320F28335作为控制器,直线电机运动平台带动动镜的 系统设计方法。介绍了FTIR的优点以及TMS320F28335的性能特点,分析了FTIR系统的原理,详细阐述了 电机控制系统的设计方案,给出了DSP、电机驱动器以及电机模块之间的硬件接口电路和软件实现方法。 实验证明,该电机控制系统具有很好的稳定性和很高的运动精度,其位置运动精度能够达到0.1 μm, 保证 动镜做稳定可靠的直线运动。
光电子学 傅里叶变换红外光谱仪 动镜 电机 optoelectronics Fourier transform infrared spectrometer TMS320F28335 TMS320F28335 moving mirror motor
1 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 230031
2 江苏物联网研究发展中心,江苏 无锡 214135
3 无锡中科光电技术有限公司,江苏 无锡 214135
2013年12月21～26日对一次霾污染过程中PM2.5、含碳气溶胶、气态污染物(O3、NOx、SO2)进行 测量,利用微脉冲偏振激光雷达获得气溶胶消光和退偏振度参数,分析了霾过程大气污染物的特征。结果 显示:本次霾污染过程持续3.4天,以细粒子污染为主。采样期间, PM2.5的质量浓度小时平均 值为131.04 μg·m-3,霾天气下为183.75 μg·m-3,是非霾天气的2.98倍。 碳质气溶胶(TC)占PM2.5的24.18%,并且与PM2.5之间存在较好的相关性(R2=0.790)。在霾天气 下TC在PM2.5中所占的比例(TC%, 16.65)要比非霾天气(TC%,34.38)小,二次水溶性无机盐粒子的快速 增长可能是造成霾天气PM2.5质量浓度较高的重要原因之一。霾天气和非霾天气对比: O3浓度无明 显变化,受太阳辐射影响较大; NOx和SO2的体积分数在霾天气下分别是非霾天气下 的1.66和1.68倍；SO2浓度的增加不仅与本地SO2的累积有关,还有可能是受外来输入的粒子 中存在含硫化合物、抑制了SO2的非均相反应造成的。
偏振激光雷达 霾 碳质气溶胶 二次无机盐 polarization lidar PM2.5 PM2.5 haze carbonaceous aerosol secondary inorganic particles
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 230031
散射系数是气溶胶光学性质的重要参数之一。为了研究气溶胶光学性质,研制了一种用于测量散射系数的积分浊度仪。介绍 了该仪器的工作原理、系统结构设计,对该仪器中最为重要的光学测量腔室和光源给出了最优的设计方案。该仪器与前 向散射型能见度仪对比实验结果显示散射系数与能见度的相关系数为0.834,证明了本仪器的可靠性。本仪器光源稳 定,整体系统结构简单,成本低廉,有广阔的应用前景。
气溶胶 积分浊度仪 散射系数 系统设计 aerosol integrating nephelometer scattering coefficient system design LED LED
中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室， 安徽 合肥 230031
根据热光法原理，设计并实现了有机碳(OC)/元素碳(EC)测量系统。在此基础上分析了影响光学校正法准确判断OC和EC分割点的因素，对热分解过程中激光强度的温度效应进行激光补偿校正。描述了激光在滤膜中的传输特性，探讨了造成热光透射法(TOT)和热光反射法(TOR)所确定的OC和EC的分割点存在差异的原因。
测量 热光法原理 光学校正 有机碳 元素碳
1 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 230031
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
大气有机碳(OC)和元素碳(EC)因其独特的环境、气候效应以及对人类健康的影响而成为世界各国 环境科学家共同关注的热点。热光法是OC、EC公认较成熟的测量方法,根据使用的光学修正方法不同,分为 热光透射法(TOT)和热光反射法(TOR),两种方法测量原理相近,但所得测量结果相差较大。通过深入分析 热光法的测量原理,研制了热光透射法和热光反射法模拟实验平台,通过对比实验发现导致二者测量结果差 异的原因是TOR的激光分割点要比TOT的提前一些。
热光透射法 热光反射法 有机碳 元素碳 激光分割点 thermal-optical transmission thermal-optical reflectance organic carbon elemental carbon laser split
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 230031
利用自行研制的大气细粒子谱分析仪、振荡天平、大气能见度仪和气象参数仪,对2008年北京奥运期间的主场馆区域大气质量状况进行了连续在线测量。奥运期间粒子日平均数浓度变化表明,核模态粒子(5-20 nm)主要受气相成核过程的影响,数浓度变化曲线呈单峰值结构;爱根核模态(20-100 nm)受人为源及核模态粒子贡献影响较大,数浓度曲线呈典型的三峰值结构;积聚模态(100 nm-1 μm)数浓度日变化不大,但受降水等天气因素影响较大。结合地面能见度数据,对降雨、灰霾和晴好天气状态下大气细粒子谱变化特征进行分析,结果表明,降雨对颗粒物的清除作用与颗粒物粒径大小密切相关,而灰霾天气下大气能见度的降低主要受积聚模态粒子散射消光的影响。同时,利用细粒子数浓度计算得到粒径小于10 μm的颗粒(PM10)质量浓度,计算值与振荡天平实测值具有较好的一致性,相关系数达86.1%。
大气光学 大气细粒子谱 能见度 PM10质量浓度
