Airyx開路式主動遙感痕量氣體分析儀的望遠(yuǎn)鏡（左側(cè)）和后向反射器陣列（右側(cè)）
Airyx開路式主動遙感痕量氣體分析儀基于差分吸收光譜（DOAS）方法，實現(xiàn)了沿光路長度（幾百米至幾千米）的多種痕量氣體（二氧化氮NO2、二氧化硫SO2、臭氧O3、甲醛HCHO、亞硝酸HONO、水汽H2O、一氧化溴自由基BrO、二氧化氯OClO）平均濃度的測量。該測量系統(tǒng)主要由光譜儀、望遠(yuǎn)鏡、控制電腦和后向反射器等部分組成。光譜儀的雜散光極低，具有溫度穩(wěn)定性，且可自動進行基準(zhǔn)測量，保證分析儀的高精度（亞ppb級）測量；系統(tǒng)具有IP64級防水，適用于野外長期部署；可進行全自動光路對準(zhǔn)，安裝操作簡單?？蛇x配高功率寬波段光源（LDLS），以擴展光譜范圍和最大測量路徑長度；可進行方位角和仰角擴展，可實現(xiàn)到不同反射器的多個開路路徑的測量。
Airyx開路式主動遙感痕量氣體分析儀設(shè)置框架圖
應(yīng)用
在幾百米至幾千米尺度上，對沿光路的痕量氣體平均濃度進行測量
排放監(jiān)測（如，SO2、NO2，HCHO），空氣質(zhì)量監(jiān)測
大氣痕量氣體化學(xué)（如，O3、BrO、OClO）、火山羽流化學(xué)或極性鹵素化學(xué)的研究
在秒級尺度上進行交通排放（SO2、NO2）監(jiān)測
衛(wèi)星數(shù)據(jù)、被動遙感、原位和高空間分辨率化學(xué)模型等驗證
性能參數(shù)
典型檢測下限（1000 m光路，10 s數(shù)據(jù)平均） | NO2 | 1.5 ppb | 可實現(xiàn)的光路長度 | 100至3000 m（單光路） |
SO2 | 0.3 ppb | 500至1500 m（推薦） |
O3 | 15 ppb | 時間分辨率/數(shù)據(jù)平均 | 低至3 s；可調(diào)整平均的時間提升靈敏度 |
HCHO | 4.5 ppb |
HONO | 0.8 ppb |
光譜儀性能參數(shù) | 范圍 | 270 – 380 nm | 測量軟件 | 已包含；可定制測量程序（時間分辨率、光譜平均、多測量光路） |
FWHM | 0.45 nm（典型） |
極低的雜散光配置 |
探測器量子效率 | ~60%（后向紫外稀釋檢測器） | 功率 | < 70 W，12 V |
噪聲 | 10-4 @ 1000次掃描（60 s間隔時間） | 額外傳感器 | 溫度、壓強和濕度 |
測量的氣體種類 | NO2、SO2、O3、HCHO、HONO、H2O、BrO、OClO | 數(shù)據(jù)分析 | 為標(biāo)準(zhǔn)痕量氣體提供數(shù)據(jù)分析包 |
光源 | 中心波長位于280、325和365 nm的高功率LED燈，可選擇高功率寬波段的氙氣（Xe）燈 | 數(shù)據(jù)通訊 | USB 2.0，包含測量電腦（筆記本電腦） |
溫度穩(wěn)定性 | 光譜儀和光源具有溫度穩(wěn)定性 | 后向反射鏡 | 20? x 1”熔融石英角錐反射器陣列；IP64級防水外殼 |
望遠(yuǎn)鏡性能參數(shù) | 焦距 | 800 mm | 重量和尺寸 |
直徑 | 200 mm | 望遠(yuǎn)鏡 | 約20 kg 100 * 35 * 32 cm3 |
視場 | 約0.05° | 分析儀 | 約14 kg 約40 * 44 * 13 cm3 |
光路對準(zhǔn) | 相機+光纖束電機 | 望遠(yuǎn)鏡單元的操作溫度范圍 | -20至40 ℃ |
可選多光路電機 |
光纖配置 | 發(fā)送端 | 6條單色光纖 | 望遠(yuǎn)鏡安裝選項 | 鋁軌系統(tǒng)或三腳架 |
接收端 | 1條光纖 |
紫外線熔融石英多光纖束 |
燈基準(zhǔn)測量 | 全自動；光纖束前的參考板 | 機械穩(wěn)定性 | 惡劣環(huán)境條件下（IP64級）依舊堅固耐用 |
優(yōu)勢
優(yōu)點 | 創(chuàng)新 |
測量精度高 | ??光譜儀的雜散光極低 ??光譜儀具有溫度穩(wěn)定性，噪聲小 ??包含非線性光譜儀表征 ??連續(xù)測量和自動基準(zhǔn)測量 ??測量程序可更改 |
安裝和操作簡單 | ??儀器的設(shè)置和啟動簡單 ??全自動光路對準(zhǔn)以及可調(diào)整的測量程序 ??運維成本低，光學(xué)器件易于清潔 ??無需校準(zhǔn)；基于光譜吸收數(shù)據(jù)的氣體濃度定量 |
使用壽命長 | ??IP64級防水，防雪 ??為長期運行而設(shè)計 ??后向反射器陣列具有防水功能，可更換干燥劑 |