海洋光学：提供系统解决方案 助力大气污染防治

　　大气污染是世界各国都面临的严峻环境问题，如何防止大气污染已被各国政府高度重视。在我国，随着社会经济的快速发展，大气环境问题也日益凸显。日益复杂的大气污染状况,对传统的大气污染监测方式提出了新的挑战。

　　大气在线监测技术能够准确、全面地反映出大气环境目标污染物的浓度及其变化趋势,从而实现全时段、全方位、动态监测大气要素的目的。在线监测技术因具备监测范围广，测量周期短，维护成本低等优势，已成为一种发展趋势。

　　为了帮助相关用户学习、了解大气在线监测最新技术进展及相关仪器在其中发挥的作用等内容，仪器信息网特别策划了“大气在线监测技术”专题并特此约稿，邀请海洋光学亚洲工程师就我国大气污染情况以及在线监测技术进行探讨。

　　目前，中国面临着水污染、大气污染和固体废物污染三大主要污染威胁。其中大气污染相对严重，引起社会各界广泛重视。作为污染大户，自然受到国家环保政策的格外关注，如2014年9月12日，国家发改委、国家环保部、国家能源局联合发文“关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》的通知”。

　　通知中要求，稳步推进东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组和有条件的30万千瓦以下公用燃煤发电机组，实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保改造。燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米。

　　此外，现阶段我国大气污染治理的重点和难点集中在PM2.5和臭氧上，核心问题是VOCs，加大氮氧化物的减排幅度。其中PM2.5的在线检测技术有Beta射线法、Beta射线光浊度法和微量振荡天平法。环境空气臭氧监测一般有紫外光度法和长光程紫外差分吸收光谱法。与传统监测手段相比，大气在线监测技术具有监测范围广、响应速度快的优点。

　　针对大气污染监测，海洋光学可提供针对不同测量需求的各类微型光纤光谱仪，如Flame、Ocean HDX、Maya 2000Pro等。其中海洋光学的光谱仪可使用自动化生产线装配，保证了台间差小以及产品的持久耐用，搭配抗紫外衰老光纤确保系统长久运行。海洋光学一直秉持着创始者的理念，还原给客户最原始最准确的光谱信息。得益于海洋光学的自动装配和校准系统，能够确保在客户规定的交货周期内完成所有量产设备的生厂和校准，轻松消除客户对于可能无法按期交货的顾虑。

　　微型光纤光谱仪Flame系列产品

　　同时，海洋光学会根据客户的特殊使用环境和需求，对光谱核心进行定制和升级，比如固件修改：部分客户使用串口来连接光谱仪，但是因为受光谱仪最大波特率的限制，在读取一帧数据时需要耗费很多时间。如果只返回这几段光谱数据，可以大大节省返回数据的时间，但绝大多数应用，只关心某几段波长范围的数据。因此我们根据客户的要求定制了自定义多段数据返回的固件，使用户可以根据自己的需要去自由定义多达10个波段的光谱数据。

　　再比如16/32 bit checksum: 工业客户的使用现场存在很强的干扰，所以在使用串口和光谱仪通讯时，通讯数据经常被干扰，具体体现为图谱上会出现奇异点。为了应对这种情况，为客户在光谱仪固件中添加和校验的功能(在没有使用A-Scan功能时，在通讯数据后添加16bit的checksum , 或者添加32bit的checksum)，可以实现在确保数据的准确性等方面进行定制和验证。

　　海洋光学可提供的大气污染物在线监测解决方案主要是利用调谐二极管激光器吸收光谱 ( TDLAS)和紫外差分吸收光谱 (DOAS)技术。DOAS整套仪器主要包括:光源、发射和接收系统、角反射镜(发射和接收系统如不在同一侧，不需角反射镜)、光缆、单色仪、光谱仪和计算机等，典型DOAS设备结构图如下：

　　光谱仪作为核心检测设备，在DOAS系统中扮演着非常重要的作用。光谱仪与其他结构件之间的协同工作效率，以及产品自身的性能指标对最终输出的光谱结果有着很大程度的影响。

　　而对于汽车排放的废气，海洋光学提供DOAS和TDLAS联用，同时对汽车尾气中NOx、SOx及COx、未燃碳氢化合物HC等进行实时监控。物质对不同频率的电磁波有不同的吸收,因此吸收谱线可作为识别不同气体分子的“指纹”,并且根据吸收谱线的位置和强度可确定分子的成分和浓度。系统原理图如下：

　　同时海洋光学可以针对不同环境应用的需求，为客户提供定制方案。系统集成商可以使用海洋光学的微型光纤光谱仪作为检测核心，制造出不同的分析系统，满足客户需求。