CN110987972A - 基于毫米波辐射计的近地大气so2监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于毫米波辐射计的近地大气SO2监测方法，包括如下步骤：(10)辐射计功率值获取：利用毫米波辐射计对近地大气进行测量，得到辐射计功率值P；(20)近地大气温度确定：根据测得的辐射计功率值P和辐射计功率值与近地大气温度的固有关系式，得到所测近地大气温度T(g)；(30)污染气体含量确定：根据近地大气温度与污染气体SO2含量的对应关系，计算得到污染气体SO2的含量g；(40)近地大气监测：通过得到的污染气体SO2含量来判断当地的环境指标是否达标。本发明基于毫米波辐射计的近地大气SO2监测方法，操作过程简单、受外界影响小、测量精度高。
Description
技术领域
本发明属于大气特殊气体监测技术领域，特别是一种基于毫米波辐射计的近地大气 SO2监测方法。
背景技术
21世纪以来，我国局部区域如长三角、珠三角、京津冀及东北地区等的工业和经济发展十分迅速，同时酸雨、雾霾等大气污染问题日益突出。从现阶段来看，我国大气污染不容乐观，需要多角度地深入研究、分析和治理大气污染。由于近地大气中的特殊气体SO2是大气污染的重要污染物，它排放到大气中后会形成酸雾或者硫酸盐气溶胶，并最终转变成酸雨和PM2.5同时二氧化硫能够通过呼吸作用进入人体，粘附在呼吸道粘膜上，浸入体液，引起甚至加剧各种呼吸道疾病。形成这一问题的主要原因，主要是二氧化硫的监测系统本身存在问题。
鉴于二氧化硫的巨大环境危害以及国家对二氧化硫排放控制的高度重视，二氧化硫的监测技术也在高速发展。目前二氧化硫监测技术已由传统的全手工采样分析过渡到仪器自动分析，也逐步实现了从离线分析向实时在线分析的转变。常用的二氧化硫的监测方法有碘量法、中和滴定法及湿法脱硫法，其中碘量法实验过程较为复杂，引入的不确定度高；中和滴定法操作简单，范围宽，但较容易受到烟气中其他共存物质，如一氧化氮的干扰；湿法脱硫法虽然吸收剂利用率高，设备运转率高，脱硫剂来源丰富、价格低廉，但是出口的烟气湿度会比较高，二氧化硫会有溶解的情况发生，导致测量结果偏低。
因此，现有技术存在的问题是：监测方法复杂、易受干扰、测量结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于毫米波辐射计的近地大气SO2监测的方法，操作过程简单、受外界影响小、测量精度高。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种基于毫米波辐射计的近地大气SO2监测方法，包括如下步骤：
(10)辐射计功率值获取：利用毫米波辐射计对近地大气进行测量，得到辐射计功率值P；
(20)近地大气温度确定：根据测得的辐射计功率值P和辐射计功率值与近地大气温度的固有关系式，得到所测近地大气温度T(g)；
(30)污染气体含量确定：根据近地大气温度与污染气体SO2含量的对应关系，计算得到污染气体SO2的含量g；
(40)近地大气监测：通过得到的污染气体SO2含量来判断当地的环境指标是否达标。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、操作过程简单：相比之前繁琐的监测方法，本发明只需测得辐射计功率值，再根据拟合的经验公式即可得到污染气体SO2含量。
2、受外界影响小：辐射计测量时不会受到外界因素的影响，对后续的拟合产生较小的影响。
3、测量精度高：通过大量数据的采集和拟合，得到辐射计功率值和二氧化硫含量之间的关系式，从而提高了对二氧化硫含量监测的准确度。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种基于毫米波辐射计的近地大气SO2监测方法的主流程图。
图2为本发明对本溪市近地大气SO2和辐射计功率之间的拟合曲线图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种基于毫米波辐射计的近地大气SO2监测方法，包括如下步骤：
(10)辐射计功率值获取：利用毫米波辐射计对近地大气进行测量，得到辐射计功率值P；
所述(10)辐射计功率值获取步骤中，毫米波辐射计的测量是针对某个城市进行采集，从而得到相应的毫米波辐射计的功率值P。
(20)近地大气温度确定：根据测得的辐射计功率值P和辐射计功率值与近地大气温度的固有关系式，得到所测近地大气温度T(g)；
所述(20)近地大气温度T(g)确定步骤具体为：
根据下式，计算得到近地大气温度T(g)为：
式中，k为玻尔兹曼常数，τ为检波后积分时间，B为检波电路总带宽，G为总的增益，ΔG为增益起伏。
(30)污染气体含量确定：根据近地大气温度与污染气体SO2含量的对应关系，计算得到污染气体SO2的含量g；
所述(30)污染气体含量确定步骤具体为：
根据下述拟合公式，计算得到污染气体SO2含量g为：
T(g)＝ag6+bg5+cg4+dg3+eg2+fg+h
式中，
a＝0.000118，b＝-0.00879，c＝0.244，d＝-3.09，e＝17，f＝-29.9，h＝278。
(40)近地大气监测：通过得到的污染气体SO2含量来判断当地的环境指标是否达标。
优选地，所述(10)辐射计功率值获取步骤中，毫米波辐射计的指标具体设定如下：
工作频段为35GHz，工作带宽为B＝500MHz，总的增益为G＝106(60dB)，增益 起伏ΔG＝1dB，平方律检波器功率灵敏度常数为Cd＝500V/W，辐射计系统噪声温度 Tsys＝870K，玻尔兹曼常数k＝1.38×10-23J/K，检波后积分时间τ＝50ms。
如图2所示，为采用本发明基于毫米波辐射计的近地大气SO2监测方法，通过对本溪市17年1月～18年11月的毫米波辐射计功率值与近地大气SO2含量进行拟合验证的结果图。从仿真图中，可以看出近地大气SO2与辐射计的功率是呈负相关的，与得到辐射计功率值与污染气体SO2含量的对应关系基本符合。因此可以通过毫米波辐射计功率的变化来实时监测近地大气SO2含量，从而更好地判断城市的环境是否达到相应的指标。
Claims (5)
1.一种基于毫米波辐射计的近地大气SO2监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(10)辐射计功率值获取：利用毫米波辐射计对近地大气进行测量，得到辐射计功率值P；
(20)近地大气温度确定：根据测得的辐射计功率值P和辐射计功率值与近地大气温度的固有关系式，得到所测近地大气温度T(g)；
(30)污染气体含量确定：根据近地大气温度与污染气体SO2含量的对应关系，计算得到污染气体SO2的含量g；
(40)近地大气监测：通过得到的污染气体SO2含量来判断当地的环境指标是否达标。
2.根据权利要求1所述的近地大气SO2监测方法，其特征在于：
所述(10)辐射计功率值获取步骤中，毫米波辐射计的测量是针对某个城市进行采集，从而得到相应的毫米波辐射计的功率值P。
3.根据权利要求1所述的近地大气SO2监测方法，其特征在于，所述(20)近地大气温度确定步骤具体为：
根据下式，计算得到所测近地大气温度T(g)：
式中，k为玻尔兹曼常数，τ为检波后积分时间，B为检波电路总带宽，G为总的增益，ΔG为增益起伏。
4.根据权利要求3所述的近地大气SO2监测方法，其特征在于，所述(30)污染气体含量确定步骤具体为：
通过下述拟合公式，计算得到污染气体SO2含量g为：
T(g)＝ag6+bg5+cg4+dg3+eg2+fg+h 式中，
a＝0.000118，b＝-0.00879，c＝0.244，d＝-3.09，e＝17，f＝-29.9，h＝278。
5.根据权利要求1所述的近地大气SO2监测方法，其特征在于，所述(10)辐射计功率值获取步骤中，毫米波辐射计的指标具体设定如下：
工作频段为35GHz，工作带宽为B＝500MHz，总的增益为G＝106(60dB)，增益起伏ΔG＝1dB，平方律检波器功率灵敏度常数为cd＝500V/W，辐射计系统噪声温度Tsys＝870K，玻尔兹曼常数k＝1.38×10-28J/K，检波后积分时间τ＝50ms。
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