温室气体在线监测系统

一. 产品简介

ZYGHG201型温室气体监测系统采用先进的光腔衰荡技术(CRDS)，利用自主知识产权的光学测量结构及数据处理算法，测量光程可达30km，满足大气痕量气体的监测要求，可实现CO2，CH4，H20的连续在线监测。系统符合世界气象组织(WMO)和其他国际网络，助力“碳达峰碳中和”早日实现。

光腔衰荡光谱(Cavity Ring Down Spectroscopy， CRDS) 技术的原理是：用两片高反射率腔镜构成稳定的光学谐振腔，气体样品充入谐振腔内，当激光的模式和腔的模式匹配，共振信号达到一定强度时就切断入射光，光在两片高反镜之间来回反射，每一次反射都会从出射镜输出一部分光，被探测器接收，采集到的光信号成 e 指数衰减。通过 e 指数拟合光信号可以得到衰荡时间常数 τ ，Ring Down 曲线如图所示：

样品的吸收系数与衰荡时间常数的关系为：

上式中， α(ν)是样品吸收系数; ν 是激光频率; c 是光速; τ(ν)为共振腔装有样品时的衰荡时间常数; τ0 为空腔的衰荡时间常数。 光腔衰荡光谱记录每个频率点透射光随时间的衰荡关系， 拟合不同频率处的 Ring Down 曲线得到衰荡时间常数，通过上式就可以得到整条谱线的吸收系数。

1.1 高精度温室气体在线分析系统

1.1.1 高精度温室气体监测分析单元

1.1.2 气体采样模块

(1)采样头设置在总管户外的采样气体入口端，防止雨水和粗大的颗粒物落入总管，同时避免鸟类、小动物和大型昆虫进入总管。采样头的设计应保证采样气流不受风向影响，稳定进入总管。

(2)采样总管内的气流应保持层流状态，采样气体在总管内的滞留时间应小于30s。

(3)采样装置的制作材料应选用不与被监测污染物发生化学反应和不释放有干扰物质的材料。

(4)监测仪器与支管接头连接的管线应选用不与被监测污染物发生化学反应和不释放有干扰物质的材料。

(5)为防止灰尘落入监测分析仪器，应在监测仪器的采样入口与支管气路的结合部之间，安装过滤膜。

(6)在监测仪器管线与支管接头连接时，为防止结露水流和管壁气流波动的影响，应将管线与支管连接端伸向总管接近中心(或1/2)的位置，然后再做固定。

(7)应安装在合适的支撑体上(如一定高度的采样塔)。

(8)应置干保护槽(管)内，并妥善固定保护槽(管可架空或通过地下管道引入测量室，空保护槽(管)高度应视当地实际地形设置地下管深度宜在0.5～0.8m，地下管道内应设采样管线的保护槽管)。

(9)在采样管进气口的相同高度处应安装至少一根备用采样管;备用采样管在不使用期间应对其两个端口进行密封处理。

(10)当有多根空气采样管线时，管线走向应一致，保持平行整齐和美观并在适当位置进行固定。

(11)尽可能采用一根完整的采样管，如需要延长连接时，在接头处应连接紧密，接头处应便于日后的检查和更换。

(12)采样管进气口处应安装颗粒物过滤装置，并做好防尘、防水、防虫和防腐等处理。

(13)空气从采样管进气口到进入分析设备的滞留时间应小于5min。

1.1.3 超低温全自动冷阱

1.1.4 标准气体

CO2、CH4二要素标气，全进口29.5L钢瓶，具惰性涂层双级减压阀，中国气象局探测中心标气，可溯源至世界气象组织WMO认证;

1.2 数采仪

二、 产品特点及优势

国内自主研发生产，质量有保证，良好的售后服务能力，响应速度快;

操作科学简易、高度自动化、高度稳定性、维护量小，适合各监测站点长期在线无人值守运行;

灵活应对不同用户针对温室气体观测的实际需求，满足各项观测要求;

安装方便，集成一体化程度高，标准 19 英寸机柜集成;

可参照中国国家级大气本底站建设方案，开展 WMO/GAW 流程的观测，使本系统达到国内领先，监测数据国际可比、认可，满足 国际交流需要;

完全满足《碳监测评估试点工作方案》中的技术要求