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气体监测技术和仪器开发是环境治理的重要前提。多组分测量系统与单组分测量仪器相比,效益更大,同时更具有灵活性。利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱学方法解决多种气体同时定量分析问题,具有非常重要的意义。
本文基于HITRAN分子光谱数据库通过分析计算得到了待测气体CO分子的吸收截面;计算得到了不同浓度程长积的CO气体透过率的浓度校准集;实现了计算的CO气体透过率光谱与仪器线型函数卷积仿真实验测量条件下的测量结果;实现了测量光谱与参考光谱的非线性最小二乘光谱拟合,成功地得到了待测气体的浓度定量信息。在单组分光谱分析的基础上,研究了多组分气体测量光谱的数据处理与浓度反演,提出了对多组分气体测量光谱的DB小波分解去噪方法,实现了裂解煤进程中采样光谱的软阈值去噪及浓度定量分析,并应用导数光谱对定量分析结果加以验证。结果表明,结合小波变换的光谱分析方法有效地降低了光谱数据中的噪声,提高了气体浓度反演的精度。在开放光路FTIR测量中,完成了近距离开放光路实验,根据CO2的红外吸收波段分析得到了洁净空气中CO2的本底值;在对多组分FTIR光谱测量与分析波段优化的基础上,利用长光程开放光路FTIR测量方法进行了北京丰台地区大气痕量气体的实际观测,获得了该地区秋季大气中CO和CO2等多种气体浓度变化趋势。