多光譜技術（Multispectral Imaging）是一種通過多個離散波段（通常5-30個）捕獲目標反射或輻射特性的技術，介于全色（單波段）與高光譜（數(shù)百波段）之間。其核心原理基于不同物質在特定波長下的特征吸收/反射光譜，通過對比分析實現(xiàn)物質識別與量化。

一、多光譜技術基礎原理

1. 光譜學基礎

電磁波譜劃分：

2. 多光譜成像原理

（1）核心公式：R(λ)=I0(λ)I(λ)?100%  其中，R(λ)為反射率，I(λ)為物體反射光強，I0(λ)為參考光源光強。

（2）多光譜傳感器設計：

濾光片陣列：在探測器前疊加窄帶濾光片（帶寬10-50 nm），分時采集不同波段信號；

推掃式成像：通過平臺移動（如衛(wèi)星、無人機）實現(xiàn)二維空間+光譜維度的三維數(shù)據立方體構建。

二、核心技術突破

1. 高精度光譜分離技術

算法創(chuàng)新：

主成分分析（PCA）：降維提取特征光譜；

非負矩陣分解（NMF）：分離混合像元中的單一物質貢獻（如植被覆蓋度計算）。

硬件優(yōu)化：

棱鏡-光柵混合分光系統(tǒng)：提升波長分辨率至0.1 nm（傳統(tǒng)光柵系統(tǒng)約1 nm）；

量子點濾光片：通過尺寸調控實現(xiàn)帶寬<5 nm的超窄帶濾波。

2. 動態(tài)范圍擴展技術

場景需求：

高反物體（如金屬）與低反物體（如水體）共存時的曝光平衡；

解決方案：

分段式ADC采樣：高動態(tài)范圍（HDR）圖像合成；

自動增益控制（AGC）：根據場景亮度動態(tài)調整探測器增益。

3. 多源數(shù)據融合技術

融合層級：

三.工業(yè)應用案例

（1）燃煤電廠CEMS系統(tǒng)

配置：高溫抽取式采樣 + NDIR（SO?/CO?） + CLD（NOx） + 氧化鋯（O?）；

符合EPA Method 7E/6C標準。

數(shù)據應用：實時調節(jié)脫硝（SCR）系統(tǒng)氨噴射量，降低氨逃逸。

（2）垃圾焚燒廠二噁英篩查

技術方案：連續(xù)監(jiān)測HCl、CO作為二噁英替代指標（相關性>80%）；

紫外DOAS（HCl） + 電化學（CO）。

（3）汽車尾氣檢測（PEMS）

便攜式設備：紅外（CO/CO?） + 化學發(fā)光（NOx） + 氫火焰離子化（THC）；

滿足國六排放標準（RDE測試）。

四.技術挑戰(zhàn)與創(chuàng)新方向

（1）現(xiàn)存問題

高濕低硫工況：SO?檢測易受水蒸氣干擾（需膜干燥或算法補償）；

超低排放標準：NOx檢測限需≤1 ppm（傳統(tǒng)電化學傳感器難以滿足）；

復雜基質干擾：垃圾焚燒煙氣中HF腐蝕采樣管線。

（2）前沿技術突破

量子級聯(lián)激光（QCL）：

中紅外波段（3-12 μm）覆蓋更多氣體吸收線，檢測HCl、HF等；

響應時間<1秒，適合瞬態(tài)排放監(jiān)測。

微型傳感器陣列：

MEMS技術集成NDIR、電化學模塊（如iPhone大小的煙氣分析儀）；

無人機搭載用于污染源排查。

AI驅動預測維護：

基于歷史數(shù)據預測傳感器壽命（如O?傳感器靈敏度衰減預警）。

（3）標準與法規(guī)演進

全球趨勢：

中國：超低排放（SO?≤35 mg/m3，NOx≤50 mg/m3）；

歐盟：BAT結論推動氨逃逸在線監(jiān)測（<2 ppm）。

五.總結

      多光譜技術通過“多波段+高精度"的結合，正在從專業(yè)領域向泛在化應用擴展。其與人工智能、新型光學器件的結合將開啟“光譜即服務"（Spectral-as-a-Service）的新時代，推動環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)檢測、智慧農業(yè)等領域的智能化升級。

產品展示

      RT-300煙氣分析儀是用于冷干法在線分析系統(tǒng)應用的一款針對國內外環(huán)保在線監(jiān)測、工業(yè)在線分析工況自主研發(fā)的氣體分析產品。該分析儀基于紫外差分吸收光譜技術(DOAS)及非色散紅外吸收技術 NDIR)，能夠測量 SO,、NO、NO,、O、CO、CO,氣體濃度，可以根據客戶的不同需求進行定制，具有測量精度高、可靠性強、運行成本低、響應時間快、量程跨度大、應用范圍廣等特點，各項指標達到或超過國內外同類產品。

產品特點：

1、具有自動校準功能，自動糾正零點偏差，校準周期可靈活調整。

2、具有高低量程自動切換功能，多種數(shù)據傳輸模式，支持通訊接口和模擬量傳輸。

3、紫外差分光學吸收光譜技術，有效解決了水、粉塵及其他因素對測量精度的影響。

4、氙燈光源，壽命達10年，全息光柵分光和陣列傳感器，無運動部件，可靠性強。

5、模塊化設計，維護方便，操作簡單，可以根據客戶對監(jiān)測因子的不同需求進行定制。