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描述:美國CSI研發(fā)的AP200系統(tǒng),主要用于測量大氣中的CO2和H2O濃度的廓線,是一套綜合的監(jiān)測垂直剖面上CO2和H2O含量變化的測量系統(tǒng),測量CO2和H2O在空間分布以及傳輸規(guī)律。AP200可以測量多層CO2和H2O的濃度,常規(guī)設(shè)計以8層廓線*多,通常用戶與渦...
1 系統(tǒng)概述
美國CSI研發(fā)的AP200系統(tǒng),主要用于測量大氣中的CO2和H2O濃度的廓線,是一套綜合的監(jiān)測垂直剖面上CO2和H2O含量變化的測量系統(tǒng),測量CO2和H2O在空間分布以及傳輸規(guī)律。AP200可以測量多層CO2和H2O的濃度,常規(guī)設(shè)計以8層廓線*多,通常用戶與渦動相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)合使用,進(jìn)行大氣表層氣體交換測量。
2 系統(tǒng)原理
LI-840A CO2/H2O 分析儀是一款非色散紅外(NDIR)氣體分析儀,基于*設(shè)計的單光路雙波長測定技術(shù),專門用于連續(xù)監(jiān)測各種環(huán)境條件下CO2和H2O的優(yōu)良濃度。目前在碳存儲和截獲、土壤碳通量、TOC系統(tǒng)、昆蟲呼吸、果實(shí)貯藏、大氣檢測、溫室氣體研究、氣象學(xué)和植物學(xué)以及工業(yè)檢測等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
AP200系統(tǒng)采用高精度LI-840A CO2/H2O 分析儀,CSI數(shù)據(jù)采集器CR1000,以及加熱采氣裝置,通過程序控制不同氣路回路通斷以及氣泵的工作停止來實(shí)現(xiàn)不同高度CO2/H2O測量。系統(tǒng)可選配CR1000KD鍵盤顯示系統(tǒng)狀態(tài)及各參數(shù)實(shí)測值,手動控制氣路測量,搭配2GB大容量存儲卡,確保數(shù)據(jù)安全備份。
3 系統(tǒng)特點(diǎn)
l 綜合地測量系統(tǒng)
l 耗能低,只需要13W的電源(在平均溫度25°C,12V直流電源條件下)
l 系統(tǒng)采用CR1000的數(shù)據(jù)采集器
l 自動進(jìn)行標(biāo)氣氣體校準(zhǔn),完成零點(diǎn)和span值標(biāo)定
l 自動控制分析儀內(nèi)部壓力和溫度,降低測量漂移誤差
l 數(shù)據(jù)采集器內(nèi)部預(yù)裝測量和控制程序
l 高準(zhǔn)確度:溫度和壓力自動補(bǔ)償
l 高穩(wěn)定性:零點(diǎn)和量程漂移小
l 可校正因水氣造成的CO2譜帶變寬
l 量程更大:0~20,000 μmol/mol
l 適應(yīng)溫度更廣:-20~45℃
l 用戶可自行清潔光路,無需廠家校準(zhǔn)
l 低耗電:穩(wěn)定狀態(tài)僅-3.6w
4 系統(tǒng)示意圖
5 詳細(xì)技術(shù)參數(shù)
LI-840A CO2/H2O分析儀
LI-840A CO2/H2O 分析儀是一款非色散紅外(NDIR)氣體分析儀,基于*設(shè)計的單光路雙波長測定技術(shù),專門用于連續(xù)監(jiān)測各種環(huán)境條件下CO2和H2O的優(yōu)良濃度。目前在碳存儲和截獲、土壤碳通量、TOC系統(tǒng)、昆蟲呼吸、果實(shí)貯藏、大氣檢測、溫室氣體研究、氣象學(xué)和植物學(xué)以及工業(yè)檢測等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
主要特點(diǎn)
? 高準(zhǔn)確度:溫度和壓力自動補(bǔ)償
? 高穩(wěn)定性:零點(diǎn)和量程漂移小
? 可校正因水氣造成的CO2譜帶變寬
? 量程更大:0~20,000 μmol/mol
? 適應(yīng)溫度更廣:-20~45℃
? 用戶可自行清潔光路,無需廠家校準(zhǔn)
? 低耗電:穩(wěn)定狀態(tài)僅-3.6w
應(yīng)用領(lǐng)域
1)CO2貯藏 2)CO2隔離 3)土壤CO2 4)TOC系統(tǒng) 5)大氣監(jiān)測 6)植物科學(xué)
7)蒸騰研究 8)海洋科學(xué) 9)果實(shí)儲藏 10)氣象學(xué) 11)半導(dǎo)體工業(yè) 12)生物治理研究
13)昆蟲呼吸研究 14)溫室控制系統(tǒng) 15)環(huán)境空氣監(jiān)測
技術(shù)指標(biāo)
| CO2分析器 | H2O分析器 | |||
量程 | 0~20,000 μmol/mol | 0~60 mmol/mol | |||
準(zhǔn)確度 | 優(yōu)于讀數(shù)的1% | 優(yōu)于讀數(shù)的1.5 % | |||
校準(zhǔn)漂移 | 零點(diǎn)漂移 | <0.15 μmol/mol/℃ | <0.003 mmol/mol/℃ | ||
跨度漂移 | <0.03 %/℃ | <0.03 %/℃ @ 10 mmol/mol | |||
總漂移 | <0.4 μmol/mol/℃ @ 370 μmol/mol | <0.009 mmol/mol/℃ @ 10 mmol/mol | |||
RMS噪聲 | 1 s信號過濾 | <1 μmol/mol@370 μmol/mol | <0.01 mmol/mol@10 mmol/mol | ||
靈敏度 | CO2 | —— | <0.0001 mmol/mol H2O/ μmol/mol CO2 | ||
H2O | <0.1 μmol/mol CO2/ m mol/mol H2O | —— | |||
測量原理 | 非色散紅外分析 | 光源壽命 | ~18,000 h | ||
標(biāo)準(zhǔn) | CO2 | 世界氣象組織標(biāo)準(zhǔn) | 電源 | 12~30 V DC | |
H2O | LI-610便攜式露點(diǎn)發(fā)生器NIST標(biāo)準(zhǔn) | ||||
壓力補(bǔ)償范圍 | 15~115 kPa | 工作溫度范圍 | -20~45℃ | ||
*大氣流速率 | 1 L/min | 相對濕度范圍 | 0~95%(非冷凝) | ||
輸出信號 | 2個模擬電壓輸出,2個電流輸出 | 體積 | 22.2 L×15.3 W×7.6 H cm | ||
數(shù)字輸出:TTL(0~5 V)或開集電路 | 重量 | 1 kg | |||
內(nèi)部光腔體積 | 14.5mL | 電源要求 | 12~30 V DC,預(yù)熱時為14 W,穩(wěn)定時為3.6W |
CR1000數(shù)據(jù)采集器
CR1000數(shù)據(jù)采集器是Campbell數(shù)據(jù)采集器里面性價比較高的一款。它提供傳感器的測量、時間設(shè)置、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)和程序的儲存以及控制功能,由一個測量控制模塊和一個配線盤組成,具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊能力。
CR1000數(shù)據(jù)采集器的掃描速率能夠達(dá)到100Hz,擁有模擬輸入、脈沖計數(shù)、電壓激發(fā)轉(zhuǎn)換、數(shù)字等多個端口,外圍接口有CS I/O、RS-232以及SDM等,采用12VDC外接可充電電池供電。對于低溫的環(huán)境,用戶還可以選擇低溫型的CR1000-XT數(shù)據(jù)采集器。
CR1000所具有的高精度性、高適應(yīng)性、高可靠性以及合理的價格等特點(diǎn),使其成為科研、商業(yè)與工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用的理想選擇。目前,CR1000數(shù)據(jù)采集器已在氣象觀測、農(nóng)業(yè)研究、土壤水分研究、風(fēng)力觀測、道路氣象站、工業(yè)產(chǎn)品測試、通量觀測、渦動協(xié)方差系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
標(biāo)準(zhǔn)的CR1000數(shù)據(jù)采集器包含4M的數(shù)據(jù)和程序存儲空間,可通過外接存儲模塊和CF存儲卡來實(shí)現(xiàn)16G大容量數(shù)據(jù)存儲。數(shù)據(jù)和程序保存在非失憶性閃存和內(nèi)存里。鋰電池裝在內(nèi)存和實(shí)時時鐘上。當(dāng)優(yōu)選電池(BPALK,PS100)電壓降至9.6V以下時,CR1000也能夠延緩執(zhí)行操作,從而減少不準(zhǔn)確測量的可能性。CR1000可以通過外圍設(shè)備擴(kuò)展從而形成一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。很多CR1000系統(tǒng)可以構(gòu)建一個網(wǎng)絡(luò)從而形成當(dāng)?shù)鼗蛘麄€地區(qū)的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
特點(diǎn)
l 內(nèi)部溫度補(bǔ)償,實(shí)時時鐘,超時和溫度變化實(shí)時校準(zhǔn)
l 數(shù)據(jù)以表格形式存儲
l 具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊能力
l 采用氣體放電管(Gas Discharge Tube,GDT)保護(hù)數(shù)據(jù)輸入
l 軟件支持:LoggerNet3.4/4.0,PC4001.2,或者ShortCut2.2
l 配備內(nèi)部鋰電池支持SRAM存儲和時鐘以確保數(shù)據(jù)、程序和精準(zhǔn)的時間
l 支持多種擴(kuò)展配件,使用方便
l CSI/O和RS-232串行接口
l 支持PakBus、Modbus、DNP3、TCP/IP、FTP和SMTP協(xié)議、SDI-12協(xié)議和SDM設(shè)備
主要技術(shù)參數(shù)
l *大掃描速率:100Hz
l 模擬輸入:16個單端通道(8個差分)
l 脈沖通道:2個
l 工作溫度: -25℃~50℃(標(biāo)準(zhǔn)),-55℃~85℃(擴(kuò)展)
l 內(nèi)存:標(biāo)準(zhǔn)為4M內(nèi)存,可擴(kuò)展至16G
l 供電電壓:9~16VDC
l A/D轉(zhuǎn)換:13bit
l 微型控制器:16-bit H8S Hitachi,32-bit內(nèi)部CPU
CS100大氣壓傳感器
CS100是Setra公司的一種大氣壓傳感器,傳感器通過IC模擬電路測量大氣壓力,測量范圍為600……1100mba。
CS100輸出的線性信號是0……2.5VDC,此傳感器可以直接連接到Campbell公司的數(shù)據(jù)采集器上進(jìn)行測量,傳感器的*小啟動和測量時間為1秒。傳感器的外殼為一個不銹鋼和聚酯組成的盒子,并配置一個1/8"的氣管連接頭用來測量。
規(guī) 格
一般性能
量程:600mb到1100mb(hPa)
總精度:±0.5mb @ 20℃
±1.0mb @ 0……40℃
±1.5mb @ -20……50℃
±2.0mb @ -40……60℃
溫度范圍:-40℃到+60℃
線性:±0.4mb
滯后性:±0.05mb
重復(fù)性:±0.03mb
長期穩(wěn)定性:±0.1mb每年
響應(yīng)時間:小于100毫秒
2.2 電學(xué)性能
供電電壓:9.5……28V DC
電流消耗:工作狀態(tài)<3mA,等待狀態(tài)<1μA
輸出電壓:0到2.5V DC
預(yù)熱時間:小于1秒
6 應(yīng)用案例
浙江農(nóng)林大學(xué)安吉毛竹林雷竹林碳匯通量觀測站,浙江農(nóng)林大學(xué)分別和安吉縣,臨安市共同建設(shè)毛竹林碳匯通量觀測塔,雷竹林碳匯通量觀測塔。建立在安吉縣山川鄉(xiāng)毛竹現(xiàn)代科技園區(qū)的毛竹林碳匯通量觀測塔,總高度40米,共20層,該系統(tǒng)包含梯度觀測系統(tǒng)和AP200廓線系統(tǒng),能全自動,全天候采集竹林不同冠層的CO2濃度等竹林生態(tài)系統(tǒng)的宏觀信息,以此觀測,記錄毛竹林,雷竹林的固碳功能。竹林碳匯通量觀測塔的建成,為浙江撫育毛竹林,雷竹林,發(fā)揮固碳功效提供 技術(shù)資料,也為以后竹林碳匯交換研究提供了具體的數(shù)據(jù)支撐
湛江桉樹人工林生態(tài)系統(tǒng)定位站,安裝于湛江南方***林木種苗示范基地的近地通量觀測系統(tǒng),開創(chuàng)了國內(nèi)桉樹水汽通量研究的先河。該系統(tǒng)用于湛江南方***林木種苗示范基地桉樹人工林的CO2通量和H2O通量研究,在35米鐵塔上構(gòu)建了八層的AP200廓線系統(tǒng),1層的EC150渦動協(xié)方差系統(tǒng),5層氣象梯度系統(tǒng),結(jié)合了空氣動力學(xué)梯度法,湍流渦動法,能量平衡法以及廓線法,相互印證,確保長期觀測數(shù)據(jù)的有效性。觀測項目包括近地邊界層大氣溫度,風(fēng),濕度,輻射,氣壓,降水量,蒸發(fā)量,土壤溫度,土壤熱通量,物質(zhì)通量及熱量動量通量等要素,以獲取不同下墊面上的大氣邊界層動力,熱力結(jié)構(gòu),以及多圈層相互作用過程中各種能量收支,物質(zhì)交換等綜合信息。
7 參考文獻(xiàn)
1韓曉陽;黃土塬區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)水-碳通量特征及產(chǎn)量時程演變趨勢 《研究生院(水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心)》 2016年
2. 施婷婷,高玉芳,袁鳳輝,Takeshi Ohta,徐子羽 溫帶混交林碳水通量模擬及其對冠層分層方式的響應(yīng)——耦合的氣孔導(dǎo)度-光合作用-能量平衡模型; 《生態(tài)學(xué)報》 2012年15期
3. 張雪松;冬小麥農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳、水循環(huán)特征及冠層上方碳通量的模擬[D];南京信息工程大學(xué);2009年
4. 陳晨;沃文偉;范文義; 森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型參數(shù)優(yōu)化 《東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報》 2016年05期
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