【儀表網 研發快訊】近期，中國科學院合肥物質院安徽光學精密機械研究所李昂研究員團隊，在同步多軸光學遙感監測技術研究方面取得新進展，相關成果發表在國際知名大氣遙感領域TOP期刊《大氣測量技術》上。
團隊基于離軸多路光譜遙測的思想，采用科研級CCD成像光譜儀，自主設計的小視場角望遠鏡、Y型同軸分束光纖、多路機械快門控制模塊實現了分鐘級同步多軸的光譜采集，突破了以往多軸差分吸收光譜(MAX-DOAS)系統的采集時間分辨率限制。研究成果有望成為車載移動平臺大氣監測的核心設備，為大氣污染監測和污染源溯源研究提供有力支持。
MAX-DOAS技術憑借無接觸測量、多組分同步、垂直廓線反演等優勢，已成為大氣污染監測的核心手段，尤其在城市污染源解析和衛星校驗中不可替代。然而其依靠步進電機旋轉鏡頭獲得仰角循環的方式仍是限制光譜采集時間分辨率的硬件瓶頸，也限制了其在移動平臺的監測應用。
研究團隊采用多仰角同步采集的方式取代了單鏡頭順序采集，構建了一套地基、車載均適用的同步多軸遙測系統，實現了一個循環仰角光譜的分鐘級探測，如圖2所示，傳統MAX-DOAS的系統分辨率一般為七分鐘，新系統極大提升了采集時間分辨率。在外場試驗中，同步多軸系統與MAX-DOAS、LP-DOAS系統同期觀測的結果如下：在DOAS方法反演痕量氣體斜柱濃度中，RMS、dSCD誤差是衡量濃度準確性的重要指標，同步多軸系統反演NO2、HCHO的RMS、dSCD誤差均低于MAX-DOAS，兩系統反演NO2、HCHO濃度的相關性分別為0.978和0.850，由于提高了時間分辨率，同步多軸系統反演的氣體廓線結果比MAX-DOAS的更細致；NO2近地面濃度對比實驗中，同步多軸系統與LP-DOAS系統測得的數據相關性高達0.901。后續同步多軸系統將繼續拓寬其在高時間分辨污染氣體立體分布遙感領域的應用，發揮其多仰角多組分同步監測的優勢。
徐江曼博士研究生為論文第一作者，李昂研究員為論文通訊作者，胡肇焜副研究員為論文共同作者。該研究得到了國家重點研發計劃項目的資助。
圖 1 同步多軸系統系統結構示意圖
圖 2 同步多軸系統探測時間分辨率(1min內)
圖 3 同步多軸系統與MAX-DOAS測量NO2、HCHO結果對比
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