基于激光器光譜技術的二氧化碳的氣體檢測方案

　　可調(diào)諧半導體激光器調(diào)制光譜技術和二氧化碳檢測技術可以測得二氧化碳氣體濃度值?？烧{(diào)諧半導體激光器調(diào)制光譜技術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行定性或者定量分析，具有高分辨率、高靈敏度以及響應時間快等特點，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)諧半導體激光器調(diào)制光譜技術，以1.573μｍ的DFB激光器作為光源，采用波長調(diào)制技術和激光分束技術，通過檢測1.573μｍ附近二氧化碳的單根吸收線，實現(xiàn)了對兩個不同高度層面上二氧化碳氣體濃度的快速在線監(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。

　　二氧化碳檢測技術采用的是二氧化碳檢測儀，二氧化碳檢測儀精確進行二氧化碳檢測，采用紅外進口二氧化碳傳感器，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。二氧化碳控制器采用了世界上先進的微電腦技術、數(shù)字傳感器技術、自動控制技術，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)，通過鍵盤可以設置二氧化碳、溫濕度的上下限，當二氧化碳、溫濕度超過所設范圍時自動報警，帶有通訊接。

　　實驗期間河南封丘農(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，所以下一步的實驗可以通過在夜晚時對角反射器的外圍進行恒溫加熱以去除凝結(jié)的水珠，減少其影響。實驗由于大面積范圍內(nèi)植被的非單一性和時間是雙孢菇種植時期，光路經(jīng)過了防護林和雙孢菇的養(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)的渦度相關局地CO2通量有偏差，下一步實驗將選擇單一草地對二者的相關性做研究。實驗進行過程中對于光路的調(diào)節(jié)，應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度適中，同時應確保光路的穩(wěn)定，對于由于光路中偶然因素造成遮擋光路時測量的奇異的CO2濃度值在后期進行數(shù)據(jù)處理時要對其進行剔除。

　　利用開放光路的可調(diào)諧半導體激光器調(diào)制光譜技術和二氧化碳檢測技術，采用波長調(diào)制與分光技術相結(jié)合，時實測量出兩層不同高度上700多米光程范圍內(nèi)的二氧化碳氣體濃度值，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算變?yōu)榭赡?。進一步正確客觀的評價各類陸地生態(tài)系統(tǒng)對大氣中主要溫室氣體濃度提供依據(jù)。