10月中旬，由中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所開發(fā)并與國(guó)信聚遠(yuǎn)科技服務(wù)(北京)有限公司共同合作推廣的“車載開放光路面源排放VOCs監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”成功交付臺(tái)資企業(yè)，標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)傅里葉變換紅外光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)體系開啟“車載新時(shí)代”。

　　傅里葉變換紅外光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)具備可測(cè)量譜帶寬、光譜分辨率高、信噪比高、掃描速度快等特點(diǎn)，具備對(duì)多組分氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線、連續(xù)和無(wú)人值守的監(jiān)測(cè)能力。當(dāng)前，傅里葉變換紅外光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)大多通過(guò)地面固定站點(diǎn)，監(jiān)測(cè)工業(yè)園區(qū)上風(fēng)口、下風(fēng)口的固定污染源VOCs(揮發(fā)性有機(jī)物)氣體監(jiān)測(cè)，反演算出工業(yè)園區(qū)的排放通量情況。

　　隨著工業(yè)園區(qū)規(guī)模擴(kuò)大、爆炸火災(zāi)泄露等突發(fā)大氣污染事故頻發(fā)，固定地面站點(diǎn)監(jiān)測(cè)在定位排放源方面有所局限。為應(yīng)對(duì)化工園區(qū)突發(fā)事故應(yīng)急中，對(duì)復(fù)雜、動(dòng)態(tài)變化環(huán)境條件下的污染物快速、精準(zhǔn)識(shí)別的迫切需求，適應(yīng)事故現(xiàn)場(chǎng)高溫、高濕等惡劣環(huán)境條件下的使用要求，安光所FTIR課題組著手開發(fā)車載開放光路面源排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以快速獲取事故區(qū)域的污染物擴(kuò)散趨勢(shì)等情況。

　　車載開放光路面源排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備快速靈活的優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)多種污染氣體排放進(jìn)行非接觸式、快速自動(dòng)測(cè)量。將載有主機(jī)的監(jiān)測(cè)車與陣列角反射鏡在較短時(shí)間內(nèi)置于事故現(xiàn)場(chǎng)的兩側(cè)，可以快速獲取事故現(xiàn)場(chǎng)的污染氣體排放情況。另外，該監(jiān)測(cè)設(shè)備在化工園區(qū)局部高密度污染面源有毒有害氣體的排放巡檢、廠區(qū)有毒有害氣體泄露性監(jiān)測(cè)、突發(fā)事故中廠區(qū)周界有毒有害氣體預(yù)警性監(jiān)測(cè)等方面有著廣泛應(yīng)用。

　　車載開放光路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)儀器穩(wěn)定性和光學(xué)系統(tǒng)的精準(zhǔn)性提出了更高要求，研發(fā)人員要確保儀器能適應(yīng)長(zhǎng)途運(yùn)輸顛簸，并能在車輛啟動(dòng)狀態(tài)仍保持光譜的穩(wěn)定性。面對(duì)挑戰(zhàn)，安光所FTIR課題組對(duì)光譜儀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了巧妙設(shè)計(jì)：由于經(jīng)典Michelson干涉儀結(jié)構(gòu)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的精密性、鏡子的對(duì)準(zhǔn)以及掃描驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求非常苛刻，為了減小經(jīng)典Michelson干涉儀結(jié)構(gòu)中動(dòng)鏡傾斜的影響，降低對(duì)鏡子的對(duì)準(zhǔn)性和動(dòng)鏡驅(qū)動(dòng)性能的要求，本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)選用自主研發(fā)的雙臂掃擺式干涉儀結(jié)構(gòu)。該干涉儀結(jié)構(gòu)利用平面鏡實(shí)現(xiàn)光束的原路返回，對(duì)傾斜不敏感，便于設(shè)備的校準(zhǔn);另外它將動(dòng)鏡的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠脚_(tái)的掃擺運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于經(jīng)典Michelson干涉儀的直線運(yùn)動(dòng)而言，掃擺運(yùn)動(dòng)可以降低動(dòng)鏡驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜性，易于實(shí)現(xiàn)，可以避免經(jīng)典Michelson干涉儀動(dòng)鏡運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的形位變化所導(dǎo)致的光譜畸變。2018年3月份，該車載系統(tǒng)完成了方案論證，6月份完成車輛改裝，9月份完成車載相關(guān)設(shè)備的聯(lián)調(diào)聯(lián)試，10月份交付給用戶，用于有毒有害氣體泄露巡檢預(yù)警。

　　如今，第一臺(tái)車載開放光路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)在企業(yè)正式運(yùn)行。這款儀器的推出，為我國(guó)園區(qū)監(jiān)測(cè)能力建設(shè)提供了新的技術(shù)支撐，也將提高我國(guó)在高檔監(jiān)測(cè)儀器領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)地位。

　　車載開放光路面源排放VOCs監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　系統(tǒng)原理圖

　　系統(tǒng)內(nèi)部及部分結(jié)構(gòu)