第32卷，第7期 2012年7月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spcctral Analysis
污染气体扫描成像红外被动遥测技术研究
Vol. 32,No. 7, pp1754-1757
July，2012
余亮，，高闽光，冯明春，金岭，童晶晶，李
焦洋，徐
胜
中国科学院环境光学与技术重点实验室，中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥230031
摘要傅里叶变换红外光谱技术可实现大气中污染气体的远程被动遥测。面污染气团的位置和分布，对于有害气体激露情况下滑露仪置勘在和污染扩散态势的评估来说是至关重要的。据此设计了一套红外被动成像避测系统，系统由傅里叶变换光谱仪、数据采集处理软件、扫描系统、可见光成像系统和计算机组成。以六氟化硫为示踪气体，开展了巡测验证实验。通过非线性最小二乘算法结合辐射传输计算反演获得了目标气体的柱浓度，并用伪彩色图显示其分布情况，最后以可见光图像叠加伪彩色柱浓度分布图的形式显示
结果。实验分析表明，该系统具有高探测灵敏度，并以可视化和定量的方式显示污染的空间分布情况。关键调FTIR；被动避测：伪彩色；浓度分布图
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j, issn. 1000-0593(2012)07-1754-04
过率，B为等效于I层溢度的黑体辆射亮度，L-1为前一层的辑射亮度，A为I层中所有物质的散射贞献。
突发性污染事故的危害日趋增大，例如化工厂爆炸污
染、自然灾害、恐怖事件和战争均可能使得有毒有害污染物向大气排放。而传统的现场采样检测方式无法满足事故处置部门对污染现场的快速定性和定敏的远程遥测的需求。傅里叶变换红外光谱具有非接触、高响应速度、高灵敏度和高分辨率的特征，并且可应用于大气污染物被动遥测，因此 FTIR被动遥测装置配合二维扫描系统、数据采集处理件，首先可实现对污染气团不同部位的定性定龄分析，进而将浓度反演结果与位置分布参数结合，期望最终获得以伪彩色图
像的方式实时直观显示的泻染分布图。 1辐射模型
对大气中污染杂物的被动遥测是基于对大气中各种分子的红外吸收和辐射特性的分析。分析模型可将大气假设为多匀质层，如图1所示，每一勾质层对红外探测器贡献的光谱辐射亮度为自身光谱辐射亮度与前一层的光谱辐射亮度之和，考虑到匀质层中目标物质、干扰物、大气的透过率及散射，总的光谱辐射竞度可表示为
L, = (1t,nt,)B, +t,nr,L+1 +p
(1)
式中：，n和t分别为I层目标蒸汽、干扰物、大气的透收稿日期：2012-01-19，修订日期：2012-04-18
dauonaads
+1
Fig 1The multiplayer model of passive remote qdeBon3ods
Fig 2Three layer model of passive remote
面对于水平或低仰角测量，可采用简化的三层模型，如图2.第层为背景层，第二层为目标气体层，第一层为大气层，光诺仪测得的辐射量包含了这三层的辐射特征。第、二层在物理和化学特质上都看做勾质层。该模型中光谱仪接收孔径范围内接收到的辐射亮度如式(2)
L m (1n)B, +n[(1)B: +L,]
(2)
式中；为第：层的透过率，B为具有第层温度的黑体所发出的辑射尧度，L，为第三层发射到第二层上的辐射尧度。在
基金项目：国家自然科学基金项目（40905011，41105022)和中国科学院知识创新工程重要方向项目（Y022091131)资助作者篇介：焦洋，1977年生，合肥电于工程学院讲部，现就读于中科院安数光机所博士研究生
e-mail; xuliang@aiofm, ac,cn
*通讯联累人
万方数据
e-mail:yjiao@aiofm.ac.cn