系統(tǒng)組成
溫室氣體廓線觀測(cè)系統(tǒng)包括樣氣采集及處理單元、溫室氣體分析單元、校準(zhǔn)單元、控制單元、供電單元、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及傳輸單元、系統(tǒng)安裝附件。
系統(tǒng)工作原理:在樣氣采樣泵的作用下,樣氣經(jīng)過布置在不同高度的采樣口、過濾器和限流孔,輸送至低流量多路控制器,根據(jù)預(yù)制的程序,多路控制器中的電磁閥切換其中一路氣體進(jìn)行分析,被選擇的某路樣氣在分析儀采樣泵的作用下經(jīng)過低流量的干燥器進(jìn)入分析儀。其余11路氣體被排空,目的是縮短采樣周期,同時(shí)保證氣流不斷沖刷管路,避免顆粒物沉積。
PGHC2AP溫室氣體廓線觀測(cè)系統(tǒng)拓?fù)鋱D
樣氣采集及預(yù)處理單元
樣氣采集單元采用天諾基業(yè)生產(chǎn)的TN-SAMPLE型采樣頭,采樣頭包括防雨罩、防蟲網(wǎng)、過濾器、限流孔和安裝組件。防蟲網(wǎng)用于過濾落葉、蟲子和較大的顆粒,過濾器用于過濾大于7um以上的灰塵,防雨罩用于保護(hù)過濾器。采樣管線采用1/4英寸Synflex 1300型鋁塑管或特氟龍管。輔助采樣泵采用Paker的雙頭采樣泵,。
溫室氣體分析單元
溫室氣體分析儀采用Picarro公司生產(chǎn)的高精度分析儀,分析儀采用基于時(shí)間域第四代波長(zhǎng)掃描光腔衰蕩光譜技術(shù)(WS-CRDS),此原理是將待測(cè)氣體的濃度與被測(cè)氣體特征波長(zhǎng)在氣室中衰減的時(shí)間建立線性關(guān)系,測(cè)量氣體的濃度。而波長(zhǎng)掃描光腔衰蕩光譜(WS-CRDS)技術(shù)通過在光學(xué)腔內(nèi)通過鏡片反射建立長(zhǎng)達(dá)20千米的光程,這樣可以在極短的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)到ppb 水平甚至ppt 水平的氣體。可兼容多款溫室氣體分析儀。
G2301 : CO2\CH4 \H2O溫室氣體分析儀
G2401 : CO2\CO\CH4 \H2O溫室氣體分析儀
G2201-i : CO2\CH4中δ13C同位素豐度,CO2\CH4 \H2O濃度
L2130-i :δ18O\D同位素豐度
L2140-i :δ18O\δ17O\D\同位素豐度及O17過剩。
控制單元
控制單元采用天諾基業(yè)生產(chǎn)MC-01多路控制器,多路控制器主要由兩位三通閥組成,輔助采樣泵實(shí)時(shí)從不同高度采集樣氣,按照預(yù)制程序,只有一路樣氣送入分析儀進(jìn)行分析,其余氣體通過匯流排排出,目的是保證氣路一直處于沖刷狀態(tài),避免灰塵的滯留,同時(shí)可減少采樣的等待時(shí)間。
系統(tǒng)最多可接入8層氣體。
校準(zhǔn)單元
校準(zhǔn)單元包含零氣、滿量程氣體和減壓閥,零氣可采用干空氣(不含CO2和CH4),滿量程氣體可根據(jù)項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐臐舛确秶x擇。
供電單元
系統(tǒng)采用220V/50Hz供電。供電系統(tǒng)配有過流保護(hù)裝置,UPS和開關(guān)電源。直流電源用于為數(shù)據(jù)采集器供電,UPS用于為分析儀和開關(guān)電源供電,保證系統(tǒng)在斷電的情況下,能工作15分鐘。
數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及通訊單元
本系統(tǒng)采用Campbell公司的CR3000做為數(shù)據(jù)采集器,數(shù)據(jù)采集器具有網(wǎng)口、RS232、SDI-12、RS485、模擬量輸入等豐富的通訊接口,并支持絕大部分通訊協(xié)議,可以非常方便的接入外部通訊設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)還可以額外接入GPRS/CDMA無線通訊模塊(具體選項(xiàng)根據(jù)觀測(cè)地點(diǎn)網(wǎng)絡(luò))。數(shù)據(jù)中心只需開放相應(yīng)的通訊端口,即可遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)采集器,瀏覽、下載觀測(cè)數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)特點(diǎn)
分析設(shè)備可選用Picarro的多款溫室氣體分析儀;
多路閥組實(shí)現(xiàn)不同層高氣體的分時(shí)傳輸至分析儀;
數(shù)據(jù)采集和處理單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ);
系統(tǒng)采用負(fù)壓采樣,管路壓力低于大氣壓-30kPa,避免氣體在傳輸?shù)倪^程中結(jié)露;
高精度波長(zhǎng)監(jiān)視技術(shù)可鎖定目標(biāo)氣體的的特征吸收光譜,減少干擾氣體對(duì)目標(biāo)氣體測(cè)量的影響,從而確保在混合氣體中超痕量測(cè)量;
光學(xué)衰減振蕩技術(shù)使光程達(dá)到20km,使測(cè)量達(dá)到ppb級(jí)精度;
精密的溫度和壓力控制系統(tǒng)確保儀器線性、精確度、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定度;
設(shè)備可自動(dòng)地保持測(cè)量腔室在恒定的負(fù)壓下,目標(biāo)氣體在負(fù)壓下形成的近紅外吸收光譜的吸收峰更加窄的光譜線,分辨率更高;
Picarro系統(tǒng)緊湊堅(jiān)固,基本不需要維護(hù),無需樣品準(zhǔn)備和干燥,安裝方便快捷,可用于惡劣環(huán)境下無人值守長(zhǎng)期工作。
系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性,可接入氣象觀測(cè)設(shè)備
應(yīng)用領(lǐng)域
全球碳、氮、水循環(huán)研究,為碳交易提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來源
與氣候變化數(shù)據(jù)相結(jié)合,研究溫室氣體排放對(duì)氣候變化的影響
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