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1、分类号： 单位代码： 密 级： 学 号： 硕士学位论文紫外荧光法的大气气溶胶检测方法设计Design of atmospheric aerosol detection based on ultraviolet fluorescence method申请人姓名： 指 导 教 师： 专 业 名 称： 信息与通信工程 研 究 方 向： 光电探测技术及其应用 所 在 学 院： 电子与信息工程学院 I独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。本论文除了文中特别加以标注和致谢的内容外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京信息工程大学或
2、其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示谢意。学位论文作者签名：_ 签字日期：_关于论文使用授权的说明南京信息工程大学、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息研究所的中国学位论文全文数据库有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，并通过网络向社会提供信息服务。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权南京信息工程大学研究生院办理。公开 保密（_年 _月） (保密的
3、学位论文在解密后应遵守此协议)学位论文作者签名：_ 签字日期：_指导教师签名：_ 签字日期：_49目 录摘要IIIABSTRACTIV第一章 绪论11.1 研究背景及意义11.2 国内外研究现状21.3 本文主要工作41.4 本章小结5第二章 荧光检测原理62.1 荧光分析基本原理62.1.1 荧光光谱的产生原理62.1.2 分子产生荧光条件72.1.3 荧光光谱的分类82.2 荧光分析方法92.2.1 固体表面荧光92.2.2 荧光光强和浓度的关系92.2.3 荧光光谱检测的优点112.3 本章小结11第三章 紫外荧光光谱系统123.1 荧光测量系统123.1.1 光源的选择123.1.2
4、光谱仪的选择143.1.3 光纤的选择153.1.4 测量系统结构163.2 透过率系统203.2.1 透射率测量结构203.2.2 透射率计算213.3 本章小结22第四章 数据处理与分析234.1 数据处理234.1.1 小波去噪234.1.2 荧光光谱的筛选264.1.3 荧光柱实际光强284.2 数据分析304.2.1 不同粒径天气高度对比304.2.1 误差分析384.3 本章小结39第五章 总结与展望415.1 总结415.2 展望43参考文献44致谢48作者简介49摘要伴随着现代工业的迅速发展，环境问题越发严重，越来越多的人们也意识到大气环境污染问题，而大气污染问题的一个重要方面
5、就是气溶胶。气溶胶不仅在大气污染方面有影响，在农业上、气候变化等都有影响，甚至在温室效应中还能起到一些反作用。然而当前对气溶胶的认识程度还较低，所以对气溶胶的研究已经成为了一个非常有意义的研究方向，对人类更深入了解自然环境至关重要。而针对气溶胶的认识研究，本文设计了一套基于透射式的紫外荧光法测量系统。本测量方法的重要数据载体是混合纤维素酯微孔滤膜，通过混合纤维素酯微孔滤膜采集0-8级不同粒径的气溶胶颗粒。采用本系统对微孔滤膜进行荧光光谱和透射光谱采集，接着对采集到的信号，进行去噪处理，再利用荧光柱还原光源来分析浓度分布问题。通过实验表明，气溶胶中的荧光物质需要较高能量的紫外光才能激发，在测量系
6、统设计过程中，发现在355 nm，5000 Hz激光激发下，气溶胶不发出荧光，在266 nm，5000 Hz激光激发下能明显观察到荧光信号。且证明滤膜本身在266 nm下不存在荧光现象。含气溶胶滤膜存在两个明显的荧光峰。根据还原荧光光源的计算，得到荧光物质含量在不同气溶胶粒径中的分布问题。实验表明，荧光物质在气溶胶中主要分布在小粒径中，在大粒径中的含量很低，主要分布在PM2.5范围内和3.3范围内。且在不同楼层高度上，荧光物质含量主要取决于整体气溶胶浓度。在不同的天气下，差异巨大，严重霾天气和一般晴天和雨后天相比，整体含量明显较大，而在雨后天气下，大小粒径中的含量明显降低。关键词：紫外荧光法；
7、大气气溶胶；透射式；透射率； AbstractWith the rapid development of modern industry, environmental problems are getting worse. More people are aware of the atmospheric environmental pollution problems. An important aspect of air pollution is aerosol. Aerosols have an impact not only on air pollution, but also in a
8、griculture, climate change, and so on. Even in the greenhouse effect it can also play some negative reaction. But the current understanding of the degree of aerosol is still shallow, so the aerosol research has become a very meaningful research direction. It is important to have a deeper understandi
9、ng of the natural environment.In this paper, a set of UV-based fluorescence measurement system was designed. The important data carrier of this measurement method was mixed cellulose grease microporous membranes. Through the mixed cellulose grease microporous membranes to collect 0-8 different sizes
10、 of aerosol particles. The fluorescence spectrum and transmission spectra of the mixed cellulose grease microporous membranes were collected by the system. Then, the collected signal was denoised and the concentration distribution was analyzed by using a fluorescent column reduction light source pro
11、blem.The experimental results show that the aerosol requires high energy ultraviolet light to stimulate. In the measurement system design process, at 355 nm, 5000 Hz laser excitation, the aerosols do not fluoresce. At 266 nm, 5000 Hz laser excitation the aerosols emit significant fluorescence signal
12、s. And it proved that the membrane itself does not exist fluorescence phenomenon at 266 nm. There are two obvious fluorescence peaks in the aerosol-containing membrane. According to the calculation of the fluorescence source, the distribution of the fluorescent substance content in the particle size
13、 of different aerosols is obtained. The experiments show that the fluorescent substances in the aerosol mainly distributed in small particle size. The content in the large particle size is very low, mainly distributed in the range of PM2.5 and 3.3 . And at different floor heights, concentration depe
14、nds on the overall aerosol concentration. In different weather, the difference is huge, severe haze and general sunny and rainy days compared to the overall content was significantly larger, and in the rain after the weather, the content of the various particle was significantly reduced.Key words: Ultraviolet fluorescence method; Atmospheric aerosol; Tranmissive type; Transmittance;第一章 绪论第一章 绪论1.1 研究背景及意义大气气溶胶是指悬浮在大气中的固体和液体微粒所构成的稳定的混合多相体系。它主要直径范围大都在0.001-100之间。大气气溶胶粒子按半径大小可将分为3类：半径低于0.1的气溶胶称为爱根核；半径0.1至1之间的气溶胶称为大粒子；半径大于1的气溶胶成为巨粒子1-3，通过混合纤维素酯微孔滤膜可以采集到不同直径的大气气溶
