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仪表网 研发快讯】近期，中国科学院合肥物质院安徽光学精密机械研究所李昂研究员团队，在同步多轴光学遥感监测技术研究方面取得新进展，相关成果发表在国际知名大气遥感领域TOP期刊《大气测量技术》上。
团队基于离轴多路光谱遥测的思想，采用科研级CCD成像光谱仪，自主设计的小视场角望远镜、Y型同轴分束光纤、多路机械快门控制模块实现了分钟级同步多轴的光谱采集，突破了以往多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS)系统的采集时间分辨率限制。研究成果有望成为车载移动平台大气监测的核心设备，为大气污染监测和污染源溯源研究提供有力支持。
MAX-DOAS技术凭借无接触测量、多组分同步、垂直廓线反演等优势，已成为大气污染监测的核心手段，尤其在城市污染源解析和卫星校验中不可替代。然而其依靠步进电机旋转镜头获得仰角循环的方式仍是限制光谱采集时间分辨率的硬件瓶颈，也限制了其在移动平台的监测应用。
研究团队采用多仰角同步采集的方式取代了单镜头顺序采集，构建了一套地基、车载均适用的同步多轴遥测系统，实现了一个循环仰角光谱的分钟级探测，如图2所示，传统MAX-DOAS的系统分辨率一般为七分钟，新系统极大提升了采集时间分辨率。在外场试验中，同步多轴系统与MAX-DOAS、LP-DOAS系统同期观测的结果如下：在DOAS方法反演痕量气体斜柱浓度中，RMS、dSCD误差是衡量浓度准确性的重要指标，同步多轴系统反演NO2、HCHO的RMS、dSCD误差均低于MAX-DOAS，两系统反演NO2、HCHO浓度的相关性分别为0.978和0.850，由于提高了时间分辨率，同步多轴系统反演的气体廓线结果比MAX-DOAS的更细致；NO2近地面浓度对比实验中，同步多轴系统与LP-DOAS系统测得的数据相关性高达0.901。后续同步多轴系统将继续拓宽其在高时间分辨污染气体立体分布遥感领域的应用，发挥其多仰角多组分同步监测的优势。
徐江曼博士研究生为论文第一作者，李昂研究员为论文通讯作者，胡肇焜副研究员为论文共同作者。该研究得到了国家重点研发计划项目的资助。
图 1 同步多轴系统系统结构示意图
图 2 同步多轴系统探测时间分辨率(1min内)
图 3 同步多轴系统与MAX-DOAS测量NO2、HCHO结果对比
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