为了适应当下网格化大气监测中低体积分数的SO₂气体检测需要, 针对紫外荧光法模块化应用的光路关键性问题, 将物远心光学系统与双平凸组合光学系统相结合, 应用于SO₂检测模块的激发光路和采集光路上。采用多光学系统优势互补的方法, 进行了理论分析和实验验证。通过模型的建立, 分析了光路系统对反应室信噪比的影响, 结合ZEMAX软件仿真、蒙特卡洛法公差评价分析与整个光学系统的间接实验验证, 取得了该优化光路系统应用。结果表明, 其仪器线性度的相关系数的平方能够达到0.9999。该光学系统具有较强的应用价值, 能够为紫外荧光法模块化光路系统设计提供理论依据与实验数据支持。

为了解决国内传统的SO₂检测仪存在气室的荧光检测区域荧光强度低、进而导致仪器监测精度低的问题，设计了新的激发光光路结构。在该光路结构中，点光源通过平凸透镜准直，利用一窄缝消除竖直方向上的远轴光线，通过一双凸透镜汇聚到气室荧光采集区域的中心，并利用光阑减小杂散光的干扰。采用射线追踪算法作为严格矢量分析的工具，对设计的光路进行仿真分析。结果表明，优化后的光路使得激发光的能量损失降到了10%，且弥散斑也大为减小；用该光路与传统结构的光路进行实验对比，其示值误差由0.34%满量程变为0.18%满量程，质量浓度为100μg/L时的精密度由1.13μg/L变为0.53μg/L，质量浓度为400μg/L时的精密度由2.26μg/L变为1.1μg/L，两项指标均得到了提高。所设计的激发光光路结构能够有效解决传统光路的不足之处。