NH₃是大气二次细颗粒物的主要前驱物之一,NH₃浓度的准确测量对于大气环境监测和保护具有重要意义。近红外波段激光器的成本较低,但采用其测量NH₃时,普遍存在受环境中H₂O、CO₂气体干扰以及吸收光程较短等问题。为克服环境中H₂O、CO₂干扰气体的影响,筛选出中心波数为6521.97 cm ^-1的吸收谱线,利用该谱线对大气环境中痕量NH₃的浓度进行测量。该谱线不受环境中CO₂吸收的影响,且在低压条件下与H₂O吸收谱线的重叠范围较小,通过多峰拟合可以准确提取出NH₃的光谱吸收率。基于分布反馈式激光器搭建了一套腔衰荡吸收光谱测量装置,在该装置中,衰荡光腔由一对反射率高达99.996%的高反镜构成,空腔衰荡时间约96 μs,有效吸收光程可达1.6×10 ⁴ m。利用该装置对大气环境中痕量NH₃的浓度进行测量,结果表明:该测量系统的探测灵敏度可以达到3.9×10 ^-10。

基于通讯波段的分布式反馈半导体激光器(DFB),搭建了一套光腔衰荡光谱仪(CRDS).衰荡光腔由一对反射率高于99.997%的高反镜组成,衰荡腔长约为130 cm,空腔衰荡时间约为150 μs.当光谱平均次数达到1 000次时,光谱仪灵敏度(最小可探测吸收系数)达到5×10-12 cm-1.利用热隔绝的方式稳定衰荡腔长,并使用衰荡光腔自身作为光学标准具,来标定光谱的频率:利用反馈式光谱扫描程序步进改变激光器频率,使之与衰荡腔的纵模频率逐一匹配,从而实现所测得光谱的自动标定.通过测量一氧化碳分子在1.565 μm附近的吸收光谱,测定气体中一氧化碳的含量.将光谱测量结果和标准样品中的一氧化碳含量进行对比,对装置的定量精度进行了检验,表明其对一氧化碳的探测极限达4 ppbv.利用该装置对实际大气中一氧化碳的含量进行了实时监测.

建立了包含总控计算机、大气探测设备测控机及网络交换机在内的大气探测设备网络通信控制系统。该系 统采用Windows Socket实现了通信功能,为了避免通信中阻塞的发生,选择了异步通信机制。根据系统的具 体要求设计了通信协议,运用XML统一了各测控机测量的大气参数的格式。最终实现了对各种大气探测设 备的集中控制,以及对采集到的各种大气参数的集中获取。