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詳述紫外差分吸收光譜技術(shù)的原理及應(yīng)用
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一、紫外差分吸收光譜法的由來及技術(shù)背景
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差分吸收光譜法（DOAS）最早由德國(guó)海德堡大學(xué)環(huán)境物理研究所的Platt提出。主要是利用吸收分子在紫外到可見光段的特征吸收來研究大氣層的痕量氣體成分（CH2O、O3、NO2、SO2、Hg、NH3等）。差分吸收光譜技術(shù)是利用空氣中氣體分子的窄帶吸收特性來鑒別氣體成分，并根據(jù)窄帶吸收強(qiáng)度來推演氣體的濃度，因此差分吸收光譜方法具有一些傳統(tǒng)檢測(cè)方法所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。) O. K$ @% M3 O3 b) l
9 e2 m! U! c- Z+ H5 O i二、差分吸收光譜法在煙氣測(cè)量中的應(yīng)用
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DOAS廣泛應(yīng)用于測(cè)量大氣中污染氣體濃度，以后逐漸在煙氣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域也得到應(yīng)用，差分吸收光譜法的主要優(yōu)點(diǎn)是可以在不受被測(cè)對(duì)象化學(xué)行為的干擾的情況下來測(cè)量它們的絕對(duì)濃度，可以通過分析幾種氣體在同一波段的重疊吸收光譜，來同時(shí)測(cè)定幾種氣體的濃度。增加測(cè)量氣體的數(shù)量只需要更改軟件，不需要增加硬件。
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( V0 d+ I, n0 l- J& v3 Q目前DOAS在煙氣監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用方式有兩種1、直接測(cè)量式；2、完全抽取式。其中直接測(cè)量式目前實(shí)際使用比例較大。這兩種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。5 Y4 E( l* P) d5 z7 E, d
G* i: ^" T) |% u. ]+ T直接測(cè)量式是將煙道作為一個(gè)開放的吸收池，對(duì)氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)的直接測(cè)量，不需要預(yù)處理系統(tǒng)，安裝方便，維護(hù)量小，在一定范圍內(nèi)不受煙道內(nèi)煙塵和水霧的影響，但當(dāng)煙塵或水霧較高時(shí)此方法就無效了，易耗品較貴，維護(hù)需要專業(yè)人士，特別是當(dāng)保護(hù)儀表風(fēng)失效時(shí)設(shè)備極易被煙道氣體污染導(dǎo)致數(shù)據(jù)的失效。而且現(xiàn)場(chǎng)不容易做對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的比對(duì)實(shí)驗(yàn)。4 {- V# k. A2 o. r8 s3 K8 j' u$ _
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完全抽取式中使用DOAS是將光學(xué)平臺(tái)置于保護(hù)箱里，在測(cè)量氣體前需要對(duì)被測(cè)氣體進(jìn)行預(yù)處理，由于加入了預(yù)處理系統(tǒng)安裝較為繁瑣，維護(hù)量較大。但易耗品比較便宜，測(cè)量光路不易被污染，維護(hù)人員不需要特別專業(yè)，適用范圍較廣，容易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比對(duì)實(shí)驗(yàn)。9 t8 P; ]5 z; ~1 x; ]5 A1 G( q
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三、DOAS在煙氣排放監(jiān)測(cè)中的原理
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# `1 ~* b% j$ u* _# l! {其最基本的原理是利用光譜吸收的朗伯-比爾定律：
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I(λ)=Io(λ)exp[-L﹒C﹒σ(λ)] ----------------（1）! Q; g% c4 b2 e$ z1 [3 L* m% U( J
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I(λ)--------------經(jīng)過光路衰減的接收光強(qiáng)2 ~0 {* W* @3 G! }0 U @! x: a
& n' |6 S0 ?1 r" L0 J5 V( q! ^3 I! GIo(λ)-------------光源的原始光強(qiáng)
! c$ J" h- d: o% T" M2 o0 L/ Y4 A% h( B, H w! N5 T h: B
L------------------光程
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( m! M1 {3 j( u D' |C------------------氣體濃度3 {% Y v6 W6 x$ e6 B
& K6 I, H( Z7 G5 p( I, e9 \/ [σ(λ)------------待測(cè)氣體的吸收截面. j$ ]; ^+ t# c. b4 ~
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$ Y& Q( P S2 Q7 C$ n6 h4 u基本原理為：紫外可見光發(fā)射器向接收器發(fā)射具有確定光譜的紫外光束；紫外光經(jīng)過光路中的樣品室時(shí)被被測(cè)物質(zhì)所吸收，吸收后的紫外光信號(hào)傳送到光譜儀中的分光系統(tǒng)進(jìn)行分光后再投射到CCD陣列上，經(jīng)CCD陣列轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)化后輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，最后得出被檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的氣體濃度，然后可根據(jù)需要對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行傳送、顯示和打印! t/ v! i& O' \; @* s# ?
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發(fā)表于 2019-8-26 15:20:03
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