气溶胶是影响大气辐射、军事国防、无线通信、环境保护和职业病防治的重要因子,故掌握其消光系数、吸收系数和散射系数等光学特性参数至关重要。但现有的单一参数测量技术因采样差异并不能保证统一的测量基准,而多参数同步检测技术多局限于设备间的“同时、同地、叠加”测量,且受采样损耗、腔体差异和探测源等因素影响较大,仍然存在检测基准不统一、无法同步准确检测等技术难题。为了解决这一难题,本文提出了基于光声光谱和腔衰荡光谱的气溶胶吸收和消光系数同步测量方法,研究了光声光谱和腔衰荡光谱耦合测量系统;优化设计了谐振腔体结构,提高了传统结构光声腔的信噪比,达到了环境大气探测限;对比分析了不同光声系统的响应性能,阐明了光声系统的温湿度影响特性;建立了光声系统的数据校正算法,开展了气溶胶标准源的测量研究;外场实验直接检测了气溶胶的消光系数和吸收系数,间接推算了气溶胶的散射系数和单次散射反照率,并对比验证了系统的准确性,实现了环境大气气溶胶光学特性参数的同步检测。上述研究对统一大气气溶胶光学特性参数检测基准、提高检测可比性、降低检测成本等都具有重要意义。具体的研究如下:1)采用理论分析、结构设计、仿真建模和实验研究相结合的方法,优化设计了传统光声系统的腔体结构。从谐振腔、缓冲腔、调制参数、光路布置、信号采集、数据处理、缓冲和采样方式等方面研究了光声系统探测限、池常数和本底噪声等性能,研制了光声光谱测量系统样机,完成了气溶胶的标定。研究结果表明光声系统的本底噪声和信噪比得到了显著降低和提高,系统梯度曲线经过线性拟合后的R2为0.998,与腔衰荡光谱系统外场对比的相关性较好,达到了环境大气的探测限需求。2)提出并实现了同步测量大气气溶胶消光系数和吸收系数的测量方法,论述了光声光谱和腔衰荡光谱同步测量的可行性,研究了光学高反镜和石英窗片对腔内光强的影响,设计了三段式的耦合腔体结构,仿真分析了缓冲腔对光声响应的影响,并从器件选型、采样系统、信号采集处理和系统集成等方面完成了耦合系统的设计及样机测试。研究结果表明耦合腔内的叠加光强为原始光强的48.45%,谐振腔和缓冲腔长度分别为120 mm和330 mm,建立的耦合腔对光声系统声场分布影响较小,耦合后的光声光谱和腔衰荡光谱系统气溶胶探测限分别为 0.45 Mm-1 和 0.11 Mm-1。3)开展了不同光声光谱系统的性能研究,对比分析了不同光路布置下的光声光谱特性,研究了光声腔梯度斜率误差、数据误差和池常数等多个指标,验证了耦合光谱测量系统的同步测量性能,搭建了控制温度和湿度的实验系统,分析了压强、温度和湿度等因素对光声腔性能的影响规律。研究结果表明光声光谱系统响应随着温度和湿度的增加而增加,温度会造成共振频率漂移,湿度对光声响应幅值影响较大;高反光声腔在梯度斜率误差、数据误差和池常数等多项指标上要优于其他光路布置的光声腔体。4)建立了光声系统的数据校正算法,完成了基于神经网络算法的耦合测量系统精度研究,研究结果表明光声响应经神经网络算法校正后效果较好。同时开展了气溶胶标准源的测量研究,以及同步测量系统的外场实验,得到了消光系数、吸收系数、散射系数和单次反照率的时间序列,分析了观测期间的消光系数和散射系数关系,并通过与MAX-DOAS以及国控质量监测站点的数据对比,验证了系统的准确性。综上研究表明,基于光声光谱和腔衰荡光谱的气溶胶吸收和消光系数同步测量技术可行,为气溶胶光学特性的同步检测提供了一种新思路和方法,也为同类型仪器的开发提供了参考。