基于标准样品回归算法和腔增强光谱的NO_(2)检测方法

作     者：卞晓鸽 周胜 张磊 何天博 李劲松 Bian Xiao-Ge;Zhou Sheng;Zhang Lei;He Tian-Bo;Li Jin-Song

作者机构：安徽大学物理与材料科学学院合肥230601 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2021年第70卷第5期

页      面：74-82页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 070302[理学-分析化学] 0706[理学-大气科学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:61905001,41875158,61705001,61705002,61675005) 国家重点研发计划(批准号:2016YFC0302202) 安徽省自然科学基金(批准号:1908085QF276,1808085QF198,1508085MF118) 安徽省高校自然科学项目(批准号:KJ2018A0034)资助的课题 

主　　题：非相干宽带腔增强吸收光谱 NO_(2) 可见光谱 多元线性回归 

摘      要：腔增强吸收光谱技术作为一种高灵敏的痕量气体测量技术,其吸收光谱的浓度反演是极其关键的环节.为消除因吸收截面和仪器响应函数的不确定性引入的测量误差,本文提出了一种基于标准样品吸收光谱的浓度回归算法,该方法在浓度反演过程上进行优化,采用标准气体样品吸收光谱直接拟合未知浓度气体吸收光谱.采用中心波长在440 nm处的蓝色发光二极管(LED)作为光源,建立了一套非相干光腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)系统,实测腔镜反射率为99.915%,利用NO_(2)气体的实测吸收光谱对该算法的有效性进行了验证.与常规吸收截面回归算法比较,结果表明本文提出的标准样品回归算法具有显著的优越性,测量精度提升约4倍.利用改进的算法结合标准样品配制的多个NO_(2)气体对实验系统性能进行了深入评估,测量结果与理论值具有很好的一致性.Allan方差分析显示在积分时间为360 s的情况下,NO_(2)检测限可达到5.3 ppb(1 ppb=10^(–9)).