產(chǎn)品簡介

溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)采用先進(jìn)的光腔衰蕩技術(shù)（CRDS），利用自主知識產(chǎn)權(quán)的光學(xué)測量結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)處理算法，測量光程可達(dá)30km，滿足大氣痕量氣體的監(jiān)測要求，可實現(xiàn)CO2，CH4，H20的連續(xù)在線監(jiān)測。系統(tǒng)符合世界氣象組織（WMO）和其他國際網(wǎng)絡(luò)，助力“碳達(dá)峰碳中和”早日實現(xiàn)。

溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)

自主研發(fā)溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)控制電路

光腔衰蕩信號

1.1 系統(tǒng)原理 溫室氣體在線檢測系統(tǒng)

光腔衰蕩光譜技術(shù)(Cavity Ring Down Spectroscopy， CRDS)與通常的吸收光譜技術(shù)不同，它不直接測量吸收，而是測量通過吸收后的衰減時間，因此對光源的幅度漲落噪聲不敏感，具有很高的測量靈敏度。不僅如此，通過對衰減時間的絕對測量，還可以測量物質(zhì)的絕對吸收。另一方面，由于腔鏡反射率高， CRDS具有較長的等效吸收程長。此外， CRDS 還具有裝置簡單、操作容易、適應(yīng)范圍廣，易于定量測量等優(yōu)勢，已被應(yīng)用與探測圍觀分子及原子體系，例如分子泛頻光譜、化學(xué)反應(yīng)監(jiān)測、團(tuán)簇吸收光譜等，以及宏觀的大氣監(jiān)測，展示了極其廣泛的應(yīng)用前景。

光腔衰蕩光譜（Cavity Ring Down Spectroscopy， CRDS） 技術(shù)的原理是：用兩片高反射率腔鏡構(gòu)成穩(wěn)定的光學(xué)諧振腔，氣體樣品充入諧振腔內(nèi)，當(dāng)激光的模式和腔的模式匹配，共振信號達(dá)到一定強度時就切斷入射光，光在兩片高反鏡之間來回反射，每一次反射都會從出射鏡輸出一部分光，被探測器接收，采集到的光信號成 e 指數(shù)衰減。通過 e 指數(shù)擬合光信號可以得到衰蕩時間常數(shù) τ ，Ring Down 曲線如圖所示：

激光光腔衰蕩曲線

樣品的吸收系數(shù)與衰蕩時間常數(shù)的關(guān)系為： 

上式中， α(ν)是樣品吸收系數(shù)； ν 是激光頻率； c 是光速； τ(ν)為共振腔裝有樣品時的衰蕩時間常數(shù)； τ0 為空腔的衰蕩時間常數(shù)。 光腔衰蕩光譜記錄每個頻率點透射光隨時間的衰蕩關(guān)系， 擬合不同頻率處的 Ring Down 曲線得到衰蕩時間常數(shù)，通過上式就可以得到整條譜線的吸收系數(shù)。

溫室氣體監(jiān)測儀系統(tǒng)原理圖

1.2 產(chǎn)品設(shè)備清單 溫室氣體在線檢測系統(tǒng)

表4.1  產(chǎn)品清單

1.3 產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)

1.3.1 高精度溫室氣體在線分析系統(tǒng)

1.3.1.1 高精度溫室氣體監(jiān)測分析單元

氣體采樣模塊

（1）采樣頭設(shè)置在總管戶外的采樣氣體入口端，防止雨水和粗大的顆粒物落入總管，同時避免鳥類、小動物和大型昆蟲進(jìn)入總管。采樣頭的設(shè)計應(yīng)保證采樣氣流不受風(fēng)向影響，穩(wěn)定進(jìn)入總管。

（2）采樣總管內(nèi)的氣流應(yīng)保持層流狀態(tài)，采樣氣體在總管內(nèi)的滯留時間應(yīng)小于30s。

（3）采樣裝置的制作材料應(yīng)選用不與被監(jiān)測污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和不釋放有干擾物質(zhì)的材料。

（4）監(jiān)測儀器與支管接頭連接的管線應(yīng)選用不與被監(jiān)測污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和不釋放有干擾物質(zhì)的材料。

（5）為防止灰塵落入監(jiān)測分析儀器，應(yīng)在監(jiān)測儀器的采樣入口與支管氣路的結(jié)合部之間，安裝過濾膜。

（6）在監(jiān)測儀器管線與支管接頭連接時，為防止結(jié)露水流和管壁氣流波動的影響，應(yīng)將管線與支管連接端伸向總管接近中心（或1/2）的位置，然后再做固定。

（7）應(yīng)安裝在合適的支撐體上（如一定高度的采樣塔）。（8）應(yīng)置干保護(hù)槽（管）內(nèi)，并妥善固定保護(hù)槽（管可架空或通過地下管道引入測量室，空保護(hù)槽（管）高度應(yīng)視當(dāng)?shù)貙嶋H地形設(shè)置地下管深度宜在0.5～0.8m，地下管道內(nèi)應(yīng)設(shè)采樣管線的保護(hù)槽管）。

（9）在采樣管進(jìn)氣口的相同高度處應(yīng)安裝至少一根備用采樣管;備用采樣管在不使用期間應(yīng)對其兩個端口進(jìn)行密封處理。

（10）當(dāng)有多根空氣采樣管線時，管線走向應(yīng)一致，保持平行整齊和美觀并在適當(dāng)位置進(jìn)行固定。

（11）盡可能采用一根完整的采樣管，如需要延長連接時，在接頭處應(yīng)連接緊密，接頭處應(yīng)便于日后的檢查和更換。

（12）采樣管進(jìn)氣口處應(yīng)安裝顆粒物過濾裝置，并做好防塵、防水、防蟲和防腐等處理。

（13）空氣從采樣管進(jìn)氣口到進(jìn)入分析設(shè)備的滯留時間應(yīng)小于5min。

超低溫全自動冷阱

標(biāo)準(zhǔn)氣體

CO2、CH4二要素標(biāo)氣，全進(jìn)口29.5L鋼瓶，具惰性涂層雙級減壓閥，中國氣象局探測中心標(biāo)氣，可溯源至世界氣象組織WMO認(rèn)證；

數(shù)采儀

分析軟件

高精度氣象儀

用于實時測量溫室氣體濃度下的風(fēng)向和風(fēng)速、溫度、相對濕度、氣壓值。

①　風(fēng)速傳感器：使用2D超聲風(fēng)傳感器。

測量范圍：0-75m/s；分辨率：0.5 m/s；測量不確定度為0~5m/s時，測量不確定度為±0.5m/s，5-75m/s時，測量不確定度為風(fēng)速的±10%。

②　風(fēng)向傳感器：測量范圍：0-360°; 分辨率：1.0°;測量不確定度： ±5.0°。

③　溫度傳感器：測量范圍: -50～60℃； 分辨率:0.1℃；測量不確定度：±0.2℃。

④　濕度傳感器（相對濕度）：測量范圍0-100%；分辨率1%；測量不確定度±3%。

⑤　氣壓傳感器：測量范圍:500-1080hPa；分辨率：0.1hPa；測量不確定度:±0.3hPa。

溫室氣體監(jiān)測平臺

（1）支持多點位數(shù)據(jù)接入,可在地圖上顯示多個高精度溫室氣體監(jiān)測點位地圖分布情況;

（2）具備站點溫室氣體實時濃度及當(dāng)日溫室氣體平均濃度顯示功能；

（3）具備歷史數(shù)據(jù)查詢功能，可查詢點位分鐘、小時及天數(shù)據(jù)；

（4）具備儀器質(zhì)控功能，可查詢系統(tǒng)校準(zhǔn)記錄及準(zhǔn)確度檢查結(jié)果；

（5）具備濃度歷史數(shù)據(jù)圖形分析展示功能。