1.2 DOAS微分光學大氣分析儀:
1.2.1 DOAS微分光學大氣分析儀技術特點:
我國環境空氣質量自動監測系統基本上為購買國外設備，現有系統往往良莠不齊，引進設備不少與我國具體實際結合不夠，尤其在系統結構、數據采集、遠程控制與診斷方面與實際相差較遠。DOAS技術在這些方面具有很大的優勢。而目前世界上能夠生產出商用DOAS系統的只有瑞典的OPSIS、美國的TE和法國的SANOA等少數幾家公司，它們的價格一般都很昂貴，而且在日常的維護和設備更新方面都存在諸多不便。
我們開發的DOAS微分光學大氣分析儀主要由氙燈光源、發射接收望遠鏡、角反射器、光纖傳感器、光譜儀、PDA探測頭、控制器和計算機等組成。下圖為長光程DOAS微分光學大氣分析儀的原理圖。氙弧燈首先被校準為平行光束，通過大氣后照射到石英晶體角反射器上陣列上，反射回的光進入望遠鏡系統，再被雙牛頓望遠鏡的中心部分接收，然后聚焦到多模石英光纖上，光纖的另一端作為光柵分光計的入口。
圖1 DOAS微分光學大氣分析儀基本原理圖
光譜被光電二極管陣列PDA記錄后存儲在計算機里。望遠系統、氙弧燈、光纖入端被固定在望遠系統內。PDA探測頭采用1024位自掃描光電二極管陣列SSPA（SelfScanned PhotodiodeArray）作為光電轉換元件，由于自掃描光電二極管陣列具有速度快、分辨率高、動態范圍大、光譜響應范圍寬、抗輻射性強、使用方便等特點，從而提高了系統的穩定性和重復性；同時從結構設計上采用了高集成度、發射、接收一體化的光學系統和便于用戶操作、友好界面的軟件設計，使儀器操作變得非常簡單、維護方便，儀器具有很高的性價比。
與傳統的點測式儀器相比，DOAS微分光學大氣分析儀具有很多優點：
▲精度高，測量濃度下限低。通過長光程（可從100數百米到2000米）進行大氣污染物濃度測量，避免區域氣象條件不同所帶來的影響。可以監測環境惡劣、不宜取樣的地區
▲可同時對多種大氣污染成分進行測量，NO2、O3、SO2、HCHO、HNO2，同時可根據用戶要求選擇需要測量的氣體，無需對硬件進行改動，即可擴展可測氣體的種類，儀器的性能價格比高
▲可連續、實時在線測量，一臺儀器可測試多條光路
▲操作簡單，維護方便，可以全自動操作，運行成本低
▲無需氣體采樣、無需復雜的測定校正
▲與氣象數據儀器結合使用，可以估計排放源的排放量
▲ 多臺光譜儀便于組成監測網絡
DOAS微分光學大氣分析儀可為監測大氣環境提供一個科學有效的方法，為城市環境質量評價，環境空氣質量預測，制定環境發展戰略提供科學依據。