基于遺傳算法對氨氣檢測中溫度補償的研究

李 陽，黃 懌，施 援，鄧傳魯，胡程勇，董艷華，張小貝，王廷云

（上海大學 特種光纖與光接入網重點實驗室，上海 200444）

引言

氨氣是大氣污染物的主要成分之一，對其進行在線監測是控制大氣污染的重要措施[1]。溫度變化會對氣體檢測的準確性產生很大影響。目前已經有許多關于溫度對氣體檢測影響的研究[2-6]，其中，差分吸收光譜技術（DOAS）不易受到散射、暗噪聲的干擾，利用氣體分子的窄帶吸收特性可實現低濃度氣體的精確檢測[7]。

2008年，浙江大學的周潔等人測量了308 K～397 K 下氨氣在紫外波段的吸收截面，結果表明在212.5 nm 處吸收截面峰值的最大相對減幅為46%，且減小趨勢隨波長紅移減弱[8]。2012年，南京工業大學的朱靳等人研究并利用分子數密度比和對應溫度的關系，擬合出溫度補償函數，對氨氣檢測結果進行補償，誤差在2%以內[9]。2016年，東南大學的許康等人根據氨氣的差分吸收截面峰值同溫度的對應關系，擬合得到溫度補償函數，從而有效消除了氨氣對一氧化氮濃度檢測的影響，誤差在3%以內[10]。然而，這些研究都是基于傳統DOAS展開的，并沒有通過算法優化而進一步提高氣體濃度檢測精度。

本文將遺傳算法（GA）與紫外差分吸收光譜技術（UV-DOAS）相結合，建立了296 K～328 K 下氨氣濃度檢測系統，通過對比不同溫度下氨氣標準濃度與檢測結果之間的關系，擬合得到溫度補償函數，并對實驗檢測結果進行補償，結果表明本文提出的補償方法可實現不同溫度下氨氣的準確檢測。

1 基本原理

DOAS 是基……