1.2 DOAS微分光学大气分析仪:
1.2.1 DOAS微分光学大气分析仪技术特点: 我国环境空气质量自动监测系统基本上为购买国外设备，现有系统往往良莠不齐，引进设备不少与我国具体实际结合不够，尤其在系统结构、数据采集、远程控制与诊断方面与实际相差较远。DOAS技术在这些方面具有很大的优势。而目前世界上能够生产出商用DOAS系统的只有瑞典的OPSIS、美国的TE和法国的SANOA等少数几家公司，它们的价格一般都很昂贵，而且在日常的维护和设备更新方面都存在诸多不便。 我们开发的DOAS微分光学大气分析仪主要由氙灯光源、发射接收望远镜、角反射器、光纤传感器、光谱仪、PDA探测头、控制器和计算机等组成。下图为长光程DOAS微分光学大气分析仪的原理图。氙弧灯首先被校准为平行光束，通过大气后照射到石英晶体角反射器上阵列上，反射回的光进入望远镜系统，再被双牛顿望远镜的中心部分接收，然后聚焦到多模石英光纤上，光纤的另一端作为光栅分光计的入口。
图1 DOAS微分光学大气分析仪基本原理图
光谱被光电二极管阵列PDA记录后存储在计算机里。望远系统、氙弧灯、光纤入端被固定在望远系统内。PDA探测头采用1024位自扫描光电二极管阵列SSPA（SelfScanned PhotodiodeArray）作为光电转换元件，由于自扫描光电二极管阵列具有速度快、分辨率高、动态范围大、光谱响应范围宽、抗辐射性强、使用方便等特点，从而提高了系统的稳定性和重复性；同时从结构设计上采用了高集成度、发射、接收一体化的光学系统和便于用户操作、友好界面的软件设计，使仪器操作变得非常简单、维护方便，仪器具有很高的性价比。 与传统的点测式仪器相比，DOAS微分光学大气分析仪具有很多优点：
▲精度高，测量浓度下限低。通过长光程（可从100数百米到2000米）进行大气污染物浓度测量，避免区域气象条件不同所带来的影响。可以监测环境恶劣、不宜取样的地区▲可同时对多种大气污染成分进行测量，NO2、O3、SO2、HCHO、HNO2，同时可根据用户要求选择需要测量的气体，无需对硬件进行改动，即可扩展可测气体的种类，仪器的性能价格比高▲可连续、实时在线测量，一台仪器可测试多条光路▲操作简单，维护方便，可以全自动操作，运行成本低▲无需气体采样、无需复杂的测定校正▲与气象数据仪器结合使用，可以估计排放源的排放量▲ 多台光谱仪便于组成监测网络 DOAS微分光学大气分析仪可为监测大气环境提供一个科学有效的方法，为城市环境质量评价，环境空气质量预测，制定环境发展战略提供科学依据。