基于太阳光谱的FTIR技术监测石油化工区丙烯的浓度分布

介绍了一种基于太阳光谱的傅里叶变换红外光谱( FTIR)技术实时监测石油化工区丙烯浓度分布情况的新方法和非线性最小二乘法反演污染气体浓度的算法.利用自主研发的车载FTIR系统对预监测污染源区域做闭合环路测量获取背景参考谱、测量谱,同时应用气体辐射传输的简化模型计算得到大气透过率谱,最终应用非线性最小二乘拟合算法对大气透过率谱反演得出污染源区域周边污染气体分布的柱浓度信息.运用此方法实际遥测了上海高桥石油化工区丙烯排放的情况,实验结果显示,测量的丙烯柱浓度分布准确地反应了污染物的排放和扩散情况,证明了车载FTIR技术在区域性污染气体监测方面的实用性.     

利用SOF-FTIR技术监测化工厂区SO2排放

介绍了一种实时监测化工厂区域污染气体浓度分布情况的新方法,即太阳掩星法傅里叶变换红外光谱技术 (SOF-FTIR),建立了复杂条件下获取背景谱、测量谱和污染区域周边大气透过率谱的简化模型。通过对欲监测污染源区域周边做闭合环路连续测量以获得测量光谱,最终应用非线性最小二乘拟合算法对污染源区域污染气体的柱浓度信息进行反演,并运用此方法对某化工厂区域二氧化硫气体的浓度分布情况进行了测定和分析。相对于传统的FTIR监测方法,该方法操作简单、机动性强,在污染气体区域监测以及其他污染源污染排放应急监测等应用领域具有良     

基于月光散射的面阵FTIR硫化物排放测量研究

常见的被动型或采用日光光源的逐点扫描型傅里叶变换红外光谱(FTIR)测量易受杂散光干扰,无法得到较高时空精度气体浓度分布,因此面阵型FTIR技术在污染气体遥测中越来越得到重视。本文利用波长范围74～125μm小型面阵FTIR设备,在夜间借助月光散射对我国北方某化工园区进行污染物排放实验测量,测量区域包括烟囱排放区和化工设备排放区,经原始干涉数据处理和反傅里叶变换得到了全波段辐亮度灰度图,观测到烟囱口附近白色排放气体团,辐亮度较背景高；化工设备排放区三块黑色云,辐亮度较背景低,存在吸收效应。实验测量中,以月亮为原位标准光源进行了原位光谱辐亮度标定,其中光源不确定度为7,数值处理方法精度6,FTIR测量均方误差最高约为9。根据本文建立的基于红外高光谱的污染物空间浓度分布计算模型,与HITRAN数据库给出的计算谱线对比,确定污染物主要为硫化物(SO2,H2S),特征峰分别为1060cm-1、1310cm-1与1020cm-1、1210cm-1,结合标定数据给出了气体云辐亮度的时空分布,其成像周期15s,排放气体云团空间分辨率约为04m×04m。根据反演得到的污染物排放浓度时空云图可知,两个烟囱受东南风影响与水平方向分别呈60°、30°向西北飘散,气体浓度均在距排放口约30m处飘散到本文设定的最低检测限19ppm·m以下。本文发展的基于月光散射面阵型FTIR测量方法,实现了高时空分辨率、高精度的污染气体测量,对化工污染气体、温室气体排放定量测量具有重要意义。     

成像差分吸收光谱系统设计及应用

被动差分吸收光谱技术(DOAS)是一种以太阳散射光为光源,利用不同气体分子的特征吸收来实现气体定性定量测量的方法。成像光谱技术作为一种新型光电探测技术,能同时获取观测区域的空间信息和光谱信息,该技术与DOAS结合构成了成像差分吸收光谱系统(IDOAS),可实现对气体的二维成像测量。设计了基于凸面光栅Offner成像光谱仪、面阵CCD、紫外镜头和扫描旋转台的成像差分吸收光谱系统,描述了系统的组成并着重介绍了Offner成像光谱仪的光学设计。针对该系统开发了基于MFC框架的软件系统,实现了探测器参数设置、数据采集与显示、数据存储、电机扫描控制、多波段成像、图谱合一等功能。利用该系统对发电厂烟羽排放进行外场测量,采用被动差分吸收光谱方法对采集的太阳散射光谱进行处理获得SO_2柱浓度,实验证明系统运行稳定可靠,可用于污染气体的二维成像解析。     

基于非合作目标激光气体遥测仪的设计开发与应用研究

激光气体遥测作为本征安全气体探测方法,可进行实时在线、非接触、远距离探测,具有独特的优势。基于非合作目标设计和开发一款具有完全自主知识产权的便携、轻巧、可实用化的手持式激光甲烷气体遥测仪,其温控芯片采用WTC3243,控温精度可达0.01℃,收发一体光学遥测组件采用平行光轴设计。通过标准气体比对测试,结果表明测量相对误差在±5%范围之内,测量综合偏差为293×10^-6 m,遥测仪测量值与标准积分浓度值之间的拟合优度达0.999。经过不同遥测距离测试,结果表明遥测距离可达20 m,且系统具有不同遥测距离测量的一致性。通过甲烷泄漏气团实际环境模拟测试,结果表明设计与开发的该手持式激光甲烷气体遥测仪完全可用于实际燃气管道等场所甲烷气体泄漏的实时在线、非接触、远距离遥测,且满足测量要求。     

基于机载FTIR的辐射定标研究

用机载傅里叶变换红外光谱法(FTIR)可在各种地物背景条件下被动遥测大气中痕量气体的浓度.对所测光谱进行定标是定量分析中的重要环节.实验中用120℃和140℃黑体对MB154光谱仪进行了两点线性定标,给出了标定后130℃时的黑体辐射谱.结果表明,通过该方法标定的辐射光谱与由普朗克公式计算得到的理论值吻合得很好.对地表背景变化复杂、采集波段为2000cm-1～5000cm-1的机载FTIR原始光谱进行了分段定标校正,并将测量的相对强度转化成目标的绝对辐射亮度谱.这对于进一步分析大气透过率和反演大气中红外活性气体浓度具有实际意义.     

被动傅里叶变换红外光谱仪遥感污染云团

在定量遥感污染云团光谱的模型下，对被动傅里叶交换红外光谱仪（FTIS）遥测目标气体和背景光谱做定量分析，讨论了试验场地大气条件、目标气体柱数密度和目标气体等效辐射温度对定量分析结果的影响。     

反射式FTIR监测温室气体浓度及其变化规律

工业革命以来,温室效应引起的全球气候变迁问题越来越受到人们的关注。人类活动相关的主要温室气体是CO2,CH4,N2O和CO,对其浓度进行连续测量,获取浓度随时间的变化规律对大气环境科学具有重要意义。使用多次反射池FTIR系统在浙江地区对这四种气体进行了监测,通过对测量的气体吸收光谱进行光谱定量分析,获取了待测组分的浓度信息,并对其变化规律进行了分析。同时对仪器的性能进行了检测,结果表明,多次反射池FTIR是进行环境气体监测的一种快速有效直接的监测手段。     

基于激光遥感的酒驾遥感探测技术研究

为了更精确定量遥测酒驾人员呼出气体中的酒精气体浓度，采用同时测量酒精气体浓度和水汽浓度且同步获取车内酒精气体稀释系数的双谱段定波长激光遥感探测方法，进行了酒精浓度、水汽浓度的反演算法以及稀释系数计算的理论分析和对吸收光谱的实验验证，取得了酒精气体和水汽光谱吸收特性，确定了所用激光波长为1392nm和1412nm。结果表明，该方法可以排除水汽干扰且获得酒气稀释系数，可更精确定量测量呼出气体中的酒气浓度。     

气体浓度检测光学技术的研究现状和发展趋势

综述了近些年来国内外痕量气体浓度检测技术研究的最薪进展.首先对传统的非光学气体浓度检测技术作出了简单的介绍,包括超声波技术、气敏法、热催化法、气相色谱法、干涉法应用技术,被动检气管法,然后重点阐述了基于光谱学分析气体浓度检测技术的最新发展动态,其中分别对差分吸收光谱技术(DOAS)、傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)、可调谐激光二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)、差分吸收激光雷达(DIAL)和拉曼散射激光雷达、激光诱导荧光光谱技术、激光光声光谱技术进行了详细介绍,最后提出了现代气体浓度检测技术的发展方向.     

傅里叶变换红外光谱技术在多组分烟气在线监测中的应用

烟气排放造成了严重的环境污染,其组分复杂和恶劣的检测环境对在线检测带来极大的困难。介绍了基于傅里叶变换红外光谱技术的烟气多组分在线FTIR监测系统,该系统对烟气气路采用全程180℃伴热方式,并对多次反射池进行高温伴热,解决探测过程中烟气的冷凝和吸附损耗等问题。该系统可用于烟气中二氧化硫、氯化氢、氮氧化物等多种气体浓度的监测。采用该系统与MCS100FT烟气在线检测系统进行实时比对实验,测量结果具有良好一致性。实验表明对抽取烟气进行全程高温伴热方式的FTIR在线监测系统可用于烟气中多种气体浓度的测量。     

采用开放光路FTIR光谱法的1, 3-丁二烯测量研究

为验证利用开放光路傅里叶变换红外光谱法（OP-FTIR）测量工业区环境大气中1,3-丁二烯浓度的可行性,首先在实验室对配置的已知浓度的标准气体进行了测量研究。利用自行搭建的基于Bruker公司IR-Cube光谱仪的开放光路FTIR测量系统对不同浓度的1,3-丁二烯进行了测量,然后结合QASOFT数据库1,3-丁二烯的吸光度信息,利用非线性最小二乘拟合算法（NLLS）对测量光谱进行了浓度反演,并对测量系统作了线性标定。实验结果表明,开放光路FTIR测量系统性能稳定;系统响应快;线性度好,线性相关系数为0.998;系统对于1,3-丁二烯的检测下限约为18.77 mgm-2。实验研究表明,OP-FTIR系统能用于区域环境大气的1,3-丁二烯的监测和研究,开放光路FTIR方法能够作为1,3-丁二烯的一种分析检测技术。     

基于能流信息的视频分割

通过把视频序列中图像的像素看作运动的气体分子,本文提出了一个图像温度场的概念,并利用描述气体分子做无规则运动的麦克斯韦-玻尔兹曼分布律,来描述图像序列中像素的运动规律.与传统光流信息相比,由图像温度场估算出的能流信息更加精确地描述了图像间的运动场,把该能流信息进一步应用到视频镜头的自动分割中,仿真实验结果表明,基于能流分析的视频分割方法更加准确地检测出了镜头的切变和渐变.     

逐线积分气体吸收模型及其在FTIR气体检测中的应用

介绍了一种精确的逐线积分痕量气体吸收模型,该模型适用于中红外波段大气环境中痕量气体和污染气体检测的理论研究和工程应用。该模型利用HITRAN光谱数据库,考虑了展宽、线翼截断、温度修正及光谱分辨率变化等情况,可以有效地模拟大气环境中多种气体的红外吸收特征。文中详细描述了模型的算法细节,并给出了模型计算的结果与傅里叶变换光谱仪(FTIR)实测数据的对比,还举例介绍了吸收模型在FTIR气体探测技术中的实际应用,并使用该模型对测量的红外傅里叶变换光谱进行了定量分析,模拟了计算校准谱,并与实测光谱进行了非线性最小二乘拟合,实现了在无需测量校准气体的情况下同时对多种气体进行浓度的反演。     

利用FTIR对合肥地区气溶胶无机离子的研究

大气气溶胶是影响大气环境的主要污染物之一,在大气污染过程中,大气气溶胶粒子污染在其中占有重要的地位,通过FTIR系统检测合肥冬季气溶胶粒子中的无机离子成分,表明合肥地区冬季气溶胶的源与气溶胶的粒径有关:粒径小于2.5 μm的气溶胶细粒子,主要来源于化石燃料燃烧、机动车排放等人为污染排放源,而在粒径大于2.5μm的气溶胶中,矿石含量比较高.     

红外光谱仪中微弱信号检测电路的低噪声设计

被动式傅里叶变换红外光谱(FTIR)遥感技术越来越多的应用在开放环境中探测目标化合物和气相鉴定,该文设计了基于HgCdTe光电导型红外探测器的红外信号检测电路,该电路在红外遥感系统中用作信号调理,具有高信噪比、高灵敏度的工作特性。根据探测器接收干涉光后输出的微弱电信号来设计微分电路和二级放大电路,运用标准的电路理论为检测电路建立等效噪声模型,通过叠加法计算出电路输出端总的电压噪声和信噪比,最后从工程设计角度提出了抑制噪声的方法。实验结果表明,检测电路在室温,一个标准大气压下能稳定的输出大气干涉红外光转换成的电信号,可实现对大气的红外遥测。     

基于红外视频的加油枪油气泄漏检测方法

加油站如果发生油气泄漏将造成巨大危害。针对加油枪泄漏油气具有的浓度低、动态发展等特性,提出一种基于红外视频的加油枪油气泄漏检测方法:利用红外相机采集加油枪工作区域的视频信号,针对其建立混合高斯背景模型,联合帧差法和背景消除法得到疑似泄漏图像;对该图像进行形态学和滤波运算,提取帧图像的形状和扩散特征,根据油气泄漏的特征范围,消除信号噪声干扰;建立图像灰度与油气浓度间的映射方程,按照国家油气泄漏浓度标准的相关规定,判断是否泄漏超标。本研究以水蒸气为模拟实验对象进行测试,结果表明该方法能较为精准的判断泄漏情况。     

基于ARM11的IP网视频监控系统设计与实现

针对目前视频监控的实际需求,结合嵌入式技术、图像处理技术和网络传输技术,设计了一种低成本、高可靠性的网络视频监控系统。该系统以S3C6410微处理器作为主控器,利用S3C6410芯片内置的硬件编解码模块对采集的图像进行H.264编码,通过UDP协议进行视频传输,并在PC机终端上进行解码显示。测试表明,该系统设计合理,视频编码效率高,图像连续性好,传输丢帧率低,运行稳定。目前,该系统已在某项目中得到运用。     

高分辨率视频图像实时增强系统的设计

雾霾天气情况下,视频成像跟踪系统采集到的图像往往呈现对比度低、灰度分布集中的特点,地面的军事人员很难准确、快速的识别跟踪目标,为了解决这一问题,本文以Xilinx公司的Spartan 3AN系列低成本FPGA芯片为核心,设计了高分辨率（1004×1004）视频图像实时增强系统,主要工作为系统硬件平台的设计和限制对比度直方图自适应均衡(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization—CLAHE)算法的FPGA实现。通过实际系统测试,设计满足实时性的要求,同时增强效果明显,可以清晰的识别目标。该系统可用于医学图像增强、交通检测及航空航天等多个领域,具有较高的实用价值。