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spectrum高速采集卡在DIAL - 差分吸收激光雷達采集中的應用

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2018-11-22 16:26:00

現代世界的工業化已經成為環境大氣污染的首要原因。因此,工業污染及其各種組成成分的研究已成為一個重要領域。例如,在中國,環境保護部已規定監測大氣中二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)的含量,這是工業區附近常見的危險排放物。這些氣體被認為是重要的,因為已知SO2會引起不同程度的呼吸和眼睛刺激。SO2也是酸雨的主要來源,酸雨不僅對動植物造成危害,還會導致土壤退化和水道污染。

差分吸收激光雷達.png

中國南京先進激光技術研究所與南京信息工程大學共同開發了新的用于檢測空氣污染的主動遙感技術。一種對檢測污染氣體特別有用的儀器是差分吸收激光雷達(DIAL,見圖1)。DIAL的原理是選擇兩種不同的激光波長(通常稱為在線和離線波長),使得一種波長被感興趣的氣體分子吸收,而另一種波長則不吸收。 通過測量兩個返回激光信號的后續強度差異,可以確定所研究分子的濃度。

DIAL激光雷達的方框圖如圖2所示。

框圖.png

研究小組選擇專注于開發使用中紅外吸收(MI-DIAL)的DIAL系統。 中紅外是一個大氣傳輸窗口,因此它非常適合氣體的許多吸收峰,包括有機和無機分子。 此外,它的吸收效率高于紫外線的吸收效率2到3個數量級,提高了測量精度和測量范圍。

MI-DIAL系統的關鍵要素是具有5 MHz帶寬的VIGO-PVI-4TE探測器和頻譜監測M2i.4960-exp PCIe數字化儀,可在40ms /s和16位分辨率下從探測器采集信號。激光器本身以500 Hz脈沖重復率輸出20 ns寬脈沖。

圖片1.png

然后由數字化儀收集的數據被傳送到PC,在PC中可以對其進行分析。所使用的過程是逐行法,它需要線參數數據,這些數據可以在高分辨率透射分子吸收數據庫(HITRAN)中得到。該數據庫記錄了大多數氣體分子的譜線位置和強度、壓力漂移系數、低能態旋轉量子數、溫度相關系數、空氣加寬半寬度和自加寬半寬度。圖3顯示了三種污染氣體及其背景氣體的線強度數據。


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