CN106596437A - 大气no3自由基浓度在线测量系统和在线测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了基于宽带强增强吸收光谱技术的大气NO₃自由基浓度在线测量系统和测量方法，至少包括光源控制器、光源、第一凸透镜、第二凸透镜、一对高反射率镜片、检测腔、光纤、光谱仪、零点发生器。本发明采用一对高反射率镜片构成谐振腔，LED作光源，光谱仪做检测器。采用动态零点去除其他吸收组分对NO₃自由基测量的影响，实现对大气NO₃自由基的在线准确测量。本发明方案具有低检测限、高灵敏度、高时空分辨率、高稳定性以及低成本的特点。

Description

大气NO3自由基浓度在线测量系统和在线测量方法

技术领域

本发明属于大气质量测量技术领域，涉及大气中NO₃自由基在线测量，尤其涉及一种基于宽带腔增强吸收光谱技术的大气NO₃自由基浓度在线测量系统和方法。

背景技术

大气中NO₃自由基是夜间大气中非常重要的氧化剂，其活性高，大气寿命短且浓度水平低，使得其在线准确测量十分困难。现有的大气NO₃自由基在线测量技术有差分吸收光谱技术(DOAS)、激光诱导荧光技术(LIF)以及腔衰荡光谱技术(CRDs)，其中，DOAS技术测量的是其光程(＞2km)上待测物质的平均浓度，无法获取小空间尺度的浓度信息，同时容易受环境影响；LIF技术复杂的定标才能实现准确测量，其灵敏度低，操作复杂且维护成本高；CRDs技术通过测量谐振腔内光强的衰荡时间的变化来获取待测物质的浓度水平，该技术采用窄带激光做光源且对系统稳定性要求较高。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于宽带强增强吸收光谱技术的大气NO₃浓度在线测量系统和方法，具有低检测限、高灵敏度、高时空分辨率、高稳定性以及低成本的特点。

本发明的原理是：本发明提出基于宽带强增强吸收光谱技术进行大气NO₃浓度的在线测量，腔增强吸收光谱技术是一种基于光学谐振腔的高灵敏度高分辨率的在线测量技术，可采用价格低廉，尺寸小巧的LED灯做光源发射宽带连续光，光线进入由高反射率镜片组成的光学谐振腔之后会有一小部分光透过高反射率镜片，随着光在腔内多次反射，测量的透射光强是一定时间范围内的光强积分。测量不含待测气体组分的光谱称为参考光谱I₀(λ)，含待测组分的光谱称为采样光谱I(λ)，已知高反射率镜片的反射率R(λ)以及有效腔体长度d，可通过计算得到吸收系数α(λ)。吸收系数包括气体检测腔内的待测气体的吸收(气体的数浓度n_i与吸收截面σ_i乘积的加和)、介质的瑞利散射α_ray以及米散射α_mie三部分，其中，瑞利散射和米散射可用波长的多阶函数拟合，因此，通过最小二乘法拟合待测气体的吸收截面到吸收系数即可得到待测气体的浓度。由于需要对待测物质的吸收截面进行拟合，因此该方法是一种绝对的测量手段。由于NO₃自由基在662nm附近有特征吸收，且NO₃的吸收截面已知，因此可以通过腔增强吸收光谱技术来准确定量大气中NO₃自由基的浓度。在662nm波段附近水汽的窄带吸收较强，经过光谱仪函数卷积得到的水汽吸收截面会随着环境条件的变化而变化，使得水汽的吸收系数难以定量，从而对NO₃的测量形成干扰。同时，采用零点发生器在采样气体中加入高浓度的NO气体去除样品中的NO₃，生成了相对采样光谱仅只有NO₃浓度变化至零的参考光谱，从而避免了水汽非线性吸收的干扰，实现NO₃的准确定量。

本发明提供的技术方案是：

一种大气NO₃自由基浓度在线测量系统，所述系统采用一对高反射率镜片构成光学谐振腔，基于宽带强增强吸收光谱技术实现对大气NO₃浓度的在线测量，包括光源控制器、光源、第一凸透镜、第二凸透镜、一对高反射率镜片、样品检测腔、光纤、光谱仪、零点发生器；所述光源控制器连接并控制光源；一对高反射率镜片中心同轴垂直对立放置形成光学谐振腔，光学谐振腔的两端分别设置了入光口和出光口；光源和光学谐振腔之间放置第一凸透镜，第一凸透镜后端为光学谐振腔的入光口，另一端出光口后放置第二凸透镜；第二凸透镜后安装光纤，光纤另一端接入光谱仪；光学谐振腔中间放置样品检测腔，样品检测腔有进样口和出气口，进样口前端连接零点发生器；通过光源控制器控制光源发射连续宽带可见光，可见光通过第一凸透镜后形成平行光，平行光通过入光口进入光学谐振腔，并在光学谐振腔之间来回反射，每次反射时都会有一小部分光从出光口透射出去，透射光通过第二凸透镜汇聚并经过光纤通入至光谱仪对光强信号进行检测并采集保存。

针对上述大气NO₃浓度在线测量系统，其特征在于：光源、第一凸透镜、第二凸透镜、一对高反射率镜片、样品检测腔以及光纤的一端均固定在铝架上。第一凸透镜和一面高反射率镜片安装在第一不锈钢腔架上，另一面高反射率镜片和第二凸透镜安装在第二不锈钢腔架上，两个腔架均固定在铝架上，两个腔架中的第一凸透镜、第二凸透镜和一对高反射率镜片位置保持中心同轴且位置不可调节。第一不锈钢腔架前端安装光源调整架，第二不锈钢腔架后端安装光纤调整架，通过光纤连接光纤调整架和光谱仪；由此实现对光源位置进行调整，为三维可调；通过调整光源位置使得光线垂直通过入光口进入光学谐振腔内并和光学谐振腔同轴，在光学谐振腔内部形成多次反射。

通过调整光纤调整架的位置(为三维可调)，使得测量信号最大化，透射光通过光纤接入光谱仪进行检测；采用的光纤为600um芯径的光纤。

针对上述大气NO₃浓度在线测量系统，其特征在于：两个不锈钢腔架之间分别通过不锈钢波纹管与样品检测腔相连接，连接点为O圈压紧密封，该设计主要用于缓冲温度变化对腔架以及样品检测腔的形变。样品检测腔以及波纹管均为中空，使得进样气体通过光路产生吸收。样品检测腔以及不锈钢波纹管均采用PFA材料内衬以降低NO₃壁效应损失，样品检测腔的内径为10mm，在保证了光强的同时降低了在相同抽气速度前提下采样气体的停留时间，进一步降低NO₃壁效应损失。

针对上述大气NO₃浓度在线测量系统，其特征在于：检测腔上部有进气口(进样口)和出气口(出样口)，检测腔的两端分别通过第一不锈钢波纹管和第二不锈钢波纹管与第一腔架和第二腔架连接。样品检测腔以及波纹管中空，使得进样气体通过光路产生吸收。样品检测腔以及不锈钢波纹管均采用PFA材料内衬以降低NO₃壁效应损失，样品检测腔的内径为10.0mm；

针对上述大气NO₃浓度在线测量系统，其特征在于：该系统中的一对高反射率镜片的反射率均大于99.99％，并定期分别测量样品检测腔内充满纯氮气和氦气时的光谱来准确标定反射率的大小。

针对上述大气NO₃浓度在线测量系统，其特征在于：该系统采用的光源为高功率LED单色光光源，发射的光线光谱中心波长为660nm，光源能量主要集中在650-670nm。

针对上述大气NO₃浓度在线测量系统，其特征在于：进样口前端通过一个1/4的四氟三通连接零点发生器；零点发生器可自动定时打开或者关闭。

本发明还提供一种大气NO₃浓度在线测量方法，采用一对高反射率镜片构成光学谐振腔，基于宽带强增强吸收光谱技术，实现大气NO₃浓度的在线测量；包括如下步骤：

1)将光源控制器连接光源；将第一高反射率镜片和第二高反射率镜片保持中心同轴垂直对立放置，形成光学谐振腔，光学谐振腔的两端分别设置入光口和出光口；光源和第一高反射率镜片之间放置第一凸透镜，第二高反射率镜片后端放置第二凸透镜，第二凸透镜后端安装光纤，光纤另一端接入光谱仪；

2)通过光源控制器控制光源发射连续宽带可见光；

光源的位置为三维可调，通过调节光源位置保证发射光垂直进入到光学谐振腔，并和光学谐振腔同轴，使得光进入谐振腔后在内部多次反弹。通过光源控制器控制光源的温度稳定在±0.1摄氏度以内(本发明实施例中温度稳定为17.5℃±0.1℃)，并发射单波长的红光(中心波长660nm)；

3)可见光通过第一凸透镜后形成平行光，平行光通过入光口进入光学谐振腔，并在光学谐振腔之间来回反射，一小部分光从出光口透射出去，透射光通过第二凸透镜汇聚并经过光纤通入至光谱仪；

光纤通过光纤调整架实现位置的三维可调，通过调节光纤接收端的位置使得测量信号最大化，采用的光纤为600um芯径的光纤。

4)在光学谐振腔中间放置样品检测腔，样品检测腔设有进气口和出气口，进样口前端连接零点发生器；进样气体通过光路产生吸收；

本发明在具体实施中，第一高反射率镜片和第二高反射率镜片的反射率均大于99.99％，并通过定期分别测量样品检测腔内充满纯氮气和氦气时的光谱来准确标定反射率的大小；

5)零点发生器可自动定时打开或者关闭；当零点发生器打开时，为零点模式，从零点发生器持续释放小流量高浓度的NO气体，NO和采样气体中的NO₃反应，从而在到达样品检测腔之前将样品中的NO₃去除，同时样品中的其他吸收物质(如水汽)的浓度不变，此时测量的光谱为参考光谱；当关闭零点发生器时，为正常的采样模式，测量的光谱为采样光谱；通过程序化零点发生器实现定时开关循环工作，从而实现动态零点的获取；

在本发明实施例中，采样过程中进气量为5.0L/min，采样时间分辨率设置为5s；零点发生器循环时间设置为5min，其中前20s为零点模式，NO的浓度为100ppm，流量为10mL/min(即零点发生器工作，采集参考光谱)；后4min40s为采样模式(即零点发生器不工作，采集采样光谱)；

6)光谱仪对光强信号进行检测并采集保存光谱强度信号数据，再通过数据处理得到NO₃自由基的浓度，由此实现大气NO₃浓度的在线测量。

在测量时，打开零点发生器，样品中的NO₃和零点发生器释放的NO气体快速反应并去除，同时还不干扰其他的气体组分，测量得到了不含有NO₃自由基的参考光谱；关闭零点发生器时样品检测腔内为样品大气，测量得到含大气NO₃自由基吸收的采样光谱；零点发生器功能是定时自动打开小流量高浓度的NO和采样气体混合并去除大气中的NO₃自由基以获取参考光谱，通过程序化设定零点发生器循环工作，每一个循环包括一次定时打开和定时关闭，从而实现自动切换并不断得到采样光谱和参考光谱。在高时间分辨率的基础上，参考光谱和采样光谱中的其他吸收组分不变基本不变，两者的差异只来源于大气中NO₃自由基的吸收；光谱仪对光强信号进行检测，采集和保存光谱强度信号数据。

后续数据处理得到NO₃自由基的浓度，可采用最小二乘法拟合NO₃自由基的浓度，使用的波段为640-680nm。在后续数据处理时，具体地，每一个循环中的参考光谱和采样光谱为一个单元配对进行数据处理，在已知高反射率镜片的反射率R(λ)和有效腔体长度d时，通过式1计算得到吸收系数α(λ)：

式1中，I₀(λ)为光谱仪采集的参考光谱；I(λ)为采样光谱；

再通过最小二乘拟合法，在波长为640-680nm将其他的瑞利散射、米散射(可通过三阶多项式拟合)以及NO₃的吸收截面通过NO₃的数浓度拟合至吸收系数，从而得到大气中NO₃自由基的浓度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种基于宽带强增强吸收光谱技术的大气NO₃自由基浓度在线测量系统和测量方法，至少包括光源控制器、光源、第一凸透镜、第二凸透镜、一对高反射率镜片、检测腔、光纤、光谱仪、零点发生器。本发明采用一对高反射率镜片构成谐振腔，LED作光源，光谱仪做检测器。采用动态零点去除其他吸收组分对NO₃自由基测量的影响，实现对大气NO₃自由基的在线准确测量。本发明方案具有低检测限、高灵敏度、高时空分辨率、高稳定性以及低成本的特点。

本发明的优点包括以下几方面：

(一)本发明采用的高反射率镜片反射率大于99.99％，一方面实现了光学耦合腔内光线的多次反射，同时保证了透射光的光强信号较强，安装在腔架内的高反射率镜片自动耦合，不可调节，提高了光学谐振腔的稳定性。

(二)本发明采用两个波纹管在样品检测腔的两端分别和腔架连接，有效缓冲了温度变化导致样品检测腔的长度变化而导致腔架之间的位置变化，提高了仪器的热稳定性。

(三)本发明采用零点发生器产生动态零点并得到参考光谱，采样光谱和参考光谱的信号中均包含了同浓度的水汽的非线性吸收，两者差异仅仅由NO₃自由基的吸收引起，在计算过程中避免水汽非线性吸收的干扰。

(四)本发明采用单点的LED灯作为光源，具有价格便宜，尺寸小巧，稳定性高寿命长的特点；信号检测采用便携式光谱仪能够高时间分辨率的对光谱强度信号进行实时采集和存储。

(五)本发明为单点采样技术，空间分辨率高，时间分辨率高、灵敏度高、测量干扰动态扣除、稳定性高、造价低、运行和维护简单。

附图说明

图1为本发明提供的大气NO₃自由基浓度在线测量系统的结构图；

其中，1—光源控制器；2—光源；3—第一凸透镜；4—第一高反射率镜片；5—第一不锈钢波纹管；6—样品检测腔；7—第二不锈钢波纹管；8—第二高反射率镜片；9—第二凸透镜；10—光纤调整架；11—光纤；12—光谱仪；13—进气口；14—出气口；15—零点发生器；16—第一腔架；17—第二腔架。

图2是本发明提供的大气NO₃自由基浓度在线测量方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。

本发明提供一种基于宽带强增强吸收光谱技术的大气NO₃自由基浓度在线测量系统，至少包括光源控制器、光源、第一凸透镜、第二凸透镜、一对高反射率镜片、检测腔、光纤、光谱仪、零点发生器。本发明采用一对高反射率镜片构成谐振腔，LED作光源，光谱仪做检测器。采用动态零点去除其他吸收组分对NO₃自由基测量的影响，实现对大气NO₃自由基的在线准确测量。

如图1所示。基于宽带强增强吸收光谱技术的大气NO₃自由基浓度在线测量系统，包括光源控制器1、光源2、第一凸透镜3、第一高反射率镜片4、第一不锈钢波纹管5、样品检测腔6、第二不锈钢波纹管7、第二高反射率镜片8、第二凸透镜9、光纤调整架10、光纤11、光谱仪12、进气口13、出气口14、零点发生器15、第一腔架16、第二腔架17。

光源控制器1连接并控制光源2，一对高反射率镜片4和8保持中心同轴垂直对立放置形成光学谐振腔，光源2和高反射率镜片4之间放置第一凸透镜3，高反射率镜片8后端放置第二凸透镜9，第二凸透镜9后端放置光纤调整架10，通过光纤11连接光纤调整架10和光谱仪12。其中第一凸透镜3和高反射率镜片4固定在第一腔架16上，高反射率镜片8和第二凸透镜9固定在第二腔架17上，腔架中的所有镜片位置不可调节且同轴。

光源2的位置为三维可调，通过调节光源位置保证发射光垂直进入到光学谐振腔，并和光学谐振腔同轴，使得光进入谐振腔后在内部多次反弹。

光纤11通过光纤调整架10实现位置的三维可调，通过调节光纤接收端的位置使得测量信号最大化，采用的光纤为600um芯径的光纤。

通过光源控制器1控制光源2的温度稳定在±0.1摄氏度以内并发射单波长的红光(中心波长660nm)，可见光通过第一凸透镜3后形成平行光，平行光通过第一高反射率镜片4后进入光学谐振腔，随后在光学谐振腔之间来回反射，每次反射时都会有一小部分光从第二高反射率镜片8透射出去，透射光通过第二凸透镜9汇聚并经过光纤11通入至光谱仪12对光强信号进行检测并采集保存。

光学谐振腔中间放置样品检测腔6，检测腔上部有进气口13和出气口14，检测腔的两端分别通过第一不锈钢波纹管5和第二不锈钢波纹管7与第一腔架16和第二腔架17连接。样品检测腔以及波纹管中空，使得进样气体通过光路产生吸收。样品检测腔以及不锈钢波纹管均采用PFA材料内衬以降低NO₃壁效应损失，样品检测腔的内径为10.0mm。

进样口13的前段通过一个1/4的四氟三通连接零点发生器15，零点发生器可自动定时打开或者关闭，打开时，从零点发生器持续释放小流量高浓度的NO气体，NO和采样气体中的NO₃反应从而在到达检测腔之前将样品中的NO₃去除，同时样品中的其他吸收物质(如水汽)的浓度不变，此时测量的光谱为参考光谱；当关闭零点发生器时，该发明为正常的采样模式，测量的光谱为采样光谱。程序化零点发生器实现其定时开关循环工作，从而实现了动态零点的获取。

下面通过一个具体例子来说明该发明的工作流程和数据采集过程。

打开光源2和光源控制器1后，光会通过光学谐振腔并实现多次反弹最后通过光谱仪进行光谱检测。光源控制器1控制光源的温度使其维持在17.5℃±0.1℃，光源稳定后，入射光和的透射光的光强和光谱分布也保持稳定。采样过程中进气量为5.0L/min，采样时间分辨率设置为5s。零点发生器循环时间设置为5min，其中前20s为零点模式，NO的浓度为100ppm，流量为10mL/min(即零点发生器工作，采集参考光谱)，后4min40s为采样模式(即零点发生器不工作，采集采样光谱)，其中采样光谱I(λ)中的消光主要包括NO₃的吸收和其他的吸收和散射(如水汽、NO₂以及气溶胶)，而参考光谱I₀(λ)的消光则仅仅包含其他的吸收和散射(如水汽、NO₂以及气溶胶)，在后续数据处理时，每一个循环中的参考光谱和采样光谱为一个单元配对进行数据处理，在已知高反射率镜片的反射率R(λ)和有效腔体长度d时，通过式1计算得到吸收系数α(λ)：

再通过最小二乘拟合法，在波长为640-680nm将其他的瑞利散射、米散射(可通过三阶多项式拟合)以及NO₃的吸收截面通过NO₃的数浓度拟合至吸收系数，从而得到大气中NO₃自由基的浓度。

需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种大气NO₃自由基浓度在线测量系统，所述系统采用一对高反射率镜片构成光学谐振腔，包括光源控制器、光源、第一凸透镜、第二凸透镜、一对高反射率镜片、样品检测腔、光纤、光谱仪和零点发生器；所述光源控制器连接并控制光源；所述一对高反射率镜片中心同轴垂直对立放置从而形成光学谐振腔，光学谐振腔的两端分别设置入光口和出光口；光源和光学谐振腔之间放置第一凸透镜，第一凸透镜后端为光学谐振腔的入光口，在光学谐振腔的出光口后放置第二凸透镜；在第二凸透镜后安装光纤，光纤的另一端接入光谱仪；在光学谐振腔中间放置样品检测腔，样品检测腔设有进气口和出气口，进气口前端连接零点发生器；通过光源控制器控制光源发射连续宽带可见光，可见光通过第一凸透镜后形成平行光，平行光通过入光口进入光学谐振腔，并在光学谐振腔之间来回反射，一小部分光从出光口透射出去，透射光通过第二凸透镜汇聚并经过光纤通入至光谱仪，光谱仪对光强信号进行检测并采集保存，由此实现对大气NO₃浓度的在线测量。

2.如权利要求1所述大气NO₃浓度在线测量系统，其特征在于：所述光纤为600um芯径的光纤。

3.如权利要求1所述大气NO₃浓度在线测量系统，其特征在于：所述光源、第一凸透镜、第二凸透镜、一对高反射率镜片、样品检测腔和光纤的一端均固定在铝架上；所述第一凸透镜和一面高反射率镜片安装在第一不锈钢腔架上，另一面高反射率镜片和第二凸透镜安装在第二不锈钢腔架上，两个腔架均固定在铝架上；两个腔架中的第一凸透镜、第二凸透镜和一对高反射率镜片位置保持中心同轴且位置不可调节；第一不锈钢腔架前端安装光源调整架，第二不锈钢腔架后端安装光纤调整架，通过光纤连接光纤调整架和光谱仪；由此实现光源位置为三维可调；通过调整光源位置使得光线垂直通过入光口进入光学谐振腔内并和光学谐振腔同轴，在光学谐振腔内部形成多次反射。

4.如权利要求3所述大气NO₃浓度在线测量系统，其特征在于：所述第一不锈钢腔架和第二不锈钢腔架之间分别通过不锈钢波纹管与所述样品检测腔相连接，连接点为O圈压紧密封；样品检测腔和不锈钢波纹管均为中空；样品检测腔和不锈钢波纹管均采用PFA材料内衬；样品检测腔的内径为10mm。

5.如权利要求1所述大气NO₃浓度在线测量系统，其特征在于：所述一对高反射率镜片的反射率均大于99.99％，并定期分别测量样品检测腔内充满纯氮气和氦气时的光谱来准确标定反射率的大小。

6.如权利要求1所述大气NO₃浓度在线测量系统，其特征在于：所述光源为高功率LED单色光光源，发射的光线光谱中心波长为660nm。

7.如权利要求1所述大气NO₃浓度在线测量系统，其特征在于：所述样品检测腔的进气口前端通过一个1/4的四氟三通连接零点发生器；零点发生器可自动定时打开或关闭。

8.一种大气NO₃浓度在线测量方法，采用一对高反射率镜片构成光学谐振腔，基于宽带强增强吸收光谱技术，实现大气NO₃浓度的在线测量；包括如下步骤：

1)将光源控制器连接光源；将第一高反射率镜片和第二高反射率镜片保持中心同轴垂直对立放置，形成光学谐振腔，光学谐振腔的两端分别设置入光口和出光口；所述光源和第一高反射率镜片之间放置第一凸透镜；在第二高反射率镜片后端放置第二凸透镜，第二凸透镜后端安装光纤，将光纤另一端接入光谱仪；

2)通过所述光源控制器控制光源发射连续宽带可见光；所述光源的位置为三维可调，通过调节光源位置保证发射光垂直进入到光学谐振腔，并和光学谐振腔同轴，使得光进入谐振腔后在内部多次反弹；

3)可见光通过第一凸透镜后形成平行光，平行光通过入光口进入光学谐振腔，并在光学谐振腔之间来回反射，一小部分光从出光口透射出去，透射光通过第二凸透镜汇聚并经过光纤通入至光谱仪；通过调节光纤接收端的位置使得测量信号最大化；

4)在光学谐振腔中间放置样品检测腔，样品检测腔设有进气口和出气口，进气口前端连接零点发生器；进样气体通过光路产生吸收；

5)当零点发生器打开时为零点模式，测量的光谱为参考光谱；当关闭零点发生器时为采样模式，测量的光谱为采样光谱；通过程序化零点发生器实现定时开关循环工作，从而实现动态零点的获取；

6)光谱仪对光强信号进行检测并采集保存光谱强度信号数据，再通过数据处理得到NO₃自由基的浓度，由此实现大气NO₃浓度的在线测量。

9.如权利要求8所述在线测量方法，其特征是，步骤6)所述通过数据处理得到NO₃自由基的浓度，具体采用最小二乘法拟合NO₃自由基的浓度，将每一个循环中的参考光谱和采样光谱作为一个单元配对进行数据处理，通过式1计算得到吸收系数α(λ)：

式1中，R(λ)为高反射率镜片的反射率；d为有效腔体长度；I₀(λ)为参考光谱；I(λ)为采样光谱；

再采用最小二乘法拟合NO₃自由基的浓度，在波长为640-680nm通过NO₃的数浓度拟合至吸收系数，从而得到大气中NO₃自由基的浓度。

10.如权利要求8所述在线测量方法，其特征是，步骤2)通过光源控制器控制光源的温度稳定在±0.1摄氏度以内，并发射单波长的红光；步骤3)采用的光纤为600um芯径的光纤，所述光纤通过光纤调整架实现位置为三维可调；步骤4)中所述第一高反射率镜片和第二高反射率镜片的反射率均大于99.99％，并通过定期分别测量样品检测腔内充满纯氮气和氦气时的光谱来准确标定反射率的大小；步骤5)采样过程中进气量为5.0L/min，采样时间分辨率设置为5s，零点发生器循环时间设置为5min，其中前20s为零点模式，NO的浓度为100ppm，流量为10mL/min；后4min40s为采样模式。