随着工业和交通运输业的迅速发展,城市空气污染日趋严重,直接并严重影响着生态平衡和人类健康,因此大气污染成分的监测和控制具有相当重要的意义。为了实现对空气质量的连续监测,本文根据差分吸收光谱法(Differential Optical Absorption Spectroscopy,DOAS)检测痕量气体的基本原理,研制了基于光纤收发一体的差分吸收光谱空气质量监测系统,并采用设计的样机进行了标准气体和现场空气测量。本文主要内容如下:1、首次提出了基于光纤收发一体的差分吸收光谱测量系统,用于空气质量监测。与目前传统DOAS系统相比,简化了测量结构,提高了检测性能。2、实现和改进了差分光谱的分离算法。提出改进的光谱分离公式,利用测量光谱低频成分与其相比较的方法得到差分吸收光谱,可避免光源能量不稳定的影响;分析比较了多项式拟合、傅里叶变换及Savitzky-Golay平滑滤波三种方法对光谱低频成分的提取效果,采用Savitzky-Golay平滑滤波技术完成光谱分离,改善了对光谱低频成分的拟合程度。3、提出了分波段的浓度反演方法,在划分的波段范围内分别利用最小二乘法进行气体浓度反演,取目标气体在其主要吸收波段内的反演结果作为该气体的测量浓度,进一步提高了反演的准确度。4、完成了基于光纤收发一体的差分吸收空气质量监测系统设计,并采用所开发的样机实现了标准气体和空气中痕量气体的测量。