Picarro 梯度通量觀測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)組成
     梯度通量觀測(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。
    系統(tǒng)的核心部件采用美國(guó)Picarro公司生產(chǎn)的高精度分析儀，分析儀的測(cè)量原理是基于波長(zhǎng)掃描光腔衰蕩原理。PICARRO分析儀可自動(dòng)連續(xù)計(jì)算和比較空腔或充滿目標(biāo)氣體的衰蕩時(shí)間，而這個(gè)時(shí)間差便是目標(biāo)氣體吸收激光而導(dǎo)致的衰減時(shí)間差，同種氣體不同濃度的衰減時(shí)間差是不一樣，通過是將待測(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)間建立一線性關(guān)系，測(cè)量氣體的濃度。在實(shí)際測(cè)量的過程中，通過控制激光的開和關(guān)實(shí)現(xiàn)衰減時(shí)間的測(cè)量。

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
G2508：CO2\NH3\N2O\CH4 \H2O
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)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(wú)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
多路閥組實(shí)現(xiàn)不同層高氣體的分時(shí)傳輸至分析儀；
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、精密度、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；
系統(tǒng)緊湊堅(jiān)固，基本不需要維護(hù)，無(wú)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(wú)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