基于激光器光譜技術(shù)的二氧化碳的氣體檢測方案

　　可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器調(diào)制光譜技術(shù)和二氧化碳檢測技術(shù)可以測得二氧化碳?xì)怏w濃度值?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光器調(diào)制光譜技術(shù)是利用二極管激光器波長掃描特性，獲得被測氣體的特征吸收光譜范圍內(nèi)的吸收光譜，由二次諧波從而對污染氣體進(jìn)行定性或者定量分析，具有高分辨率、高靈敏度以及響應(yīng)時(shí)間快等特點(diǎn)，具有非侵入式原位快速在線測量和遙測等的特有優(yōu)勢，已日益廣泛地應(yīng)用于測量氣體污染物的濃度、有毒氣體泄漏遙測、大氣質(zhì)量監(jiān)測等。

　　開放光路的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器調(diào)制光譜技術(shù)，以1.573μｍ的DFB激光器作為光源，采用波長調(diào)制技術(shù)和激光分束技術(shù)，通過檢測1.573μｍ附近二氧化碳的單根吸收線，實(shí)現(xiàn)了對兩個(gè)不同高度層面上二氧化碳?xì)怏w濃度的快速在線監(jiān)測。結(jié)合近年來剛剛發(fā)展起來的大口徑閃爍儀測量出的莫寧－奧布霍夫長度和特征速度，以實(shí)現(xiàn)測量幾百米光程范圍內(nèi)二氧化碳溫室氣體的通量。

　　二氧化碳檢測技術(shù)采用的是二氧化碳檢測儀，二氧化碳檢測儀精確進(jìn)行二氧化碳檢測，采用紅外進(jìn)口二氧化碳傳感器，信號穩(wěn)定，二氧化碳檢測儀具有靈敏度及精度高等優(yōu)點(diǎn)。二氧化碳控制器采用了世界上先進(jìn)的微電腦技術(shù)、數(shù)字傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)，帶有數(shù)碼管顯示和鍵盤操作，能夠自動監(jiān)測并顯示室內(nèi)的二氧化碳、溫度、濕度數(shù)據(jù)，通過鍵盤可以設(shè)置二氧化碳、溫濕度的上下限，當(dāng)二氧化碳、溫濕度超過所設(shè)范圍時(shí)自動報(bào)警，帶有通訊接。

　　實(shí)驗(yàn)期間河南封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)站的晝夜溫差變化很大，白天氣溫很高，夜晚溫度很低，使得角反射器的鏡面外圍表面有少許的水珠，對激光的反射造成一定的影響，從而使測量的CO2氣體的濃度誤差偏大，所以下一步的實(shí)驗(yàn)可以通過在夜晚時(shí)對角反射器的外圍進(jìn)行恒溫加熱以去除凝結(jié)的水珠，減少其影響。實(shí)驗(yàn)由于大面積范圍內(nèi)植被的非單一性和時(shí)間是雙孢菇種植時(shí)期，光路經(jīng)過了防護(hù)林和雙孢菇的養(yǎng)料麥稈發(fā)酵場，會使得測量的大面積的CO2氣體的通量與傳統(tǒng)的渦度相關(guān)局地CO2通量有偏差，下一步實(shí)驗(yàn)將選擇單一草地對二者的相關(guān)性做研究。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中對于光路的調(diào)節(jié)，應(yīng)確保激光打在角反射鏡面的合適位置，反射回來接收到的激光強(qiáng)度適中，同時(shí)應(yīng)確保光路的穩(wěn)定，對于由于光路中偶然因素造成遮擋光路時(shí)測量的奇異的CO2濃度值在后期進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)要對其進(jìn)行剔除。

　　利用開放光路的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器調(diào)制光譜技術(shù)和二氧化碳檢測技術(shù)，采用波長調(diào)制與分光技術(shù)相結(jié)合，時(shí)實(shí)測量出兩層不同高度上700多米光程范圍內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w濃度值，結(jié)合大口徑閃爍儀測量的莫寧－奧布霍夫長度和特征速度最終反演出二氧化碳溫室氣體的通量，使大范圍大面積的痕量氣體的通量計(jì)算變?yōu)榭赡?。進(jìn)一步正確客觀的評價(jià)各類陸地生態(tài)系統(tǒng)對大氣中主要溫室氣體濃度提供依據(jù)。