二氧化碳和水汽濃度的測定，可以使用根據紅外線吸收原理製成的紅外二氧化碳/水汽分析儀。市場上有幾個型號的產品，其原理是利用二氧化碳和水汽在紅外線域對特定波段(二氧化碳4.3 FLM，水汽2.6RLm)的輻射吸收來測定二氧化碳和水汽密度(或濃度)。具體來說是利用測定光源和受光部之間的輻射吸收率來計算所測氣體的密度。這類儀器根據分析光路的配置方式大致可以分成開路式和閉路式兩種。
基本介紹
- 中文名：通量分析儀
- 外文名：Flux analyzer
- 對象：二氧化碳和水汽濃度的測定
- 原理：紅外線吸收原理
- 特定波段：二氧化碳4.3 FLM，水汽2.6RLm
- 分類：開路式和閉路式兩種
簡介,開路式(open-path)分析儀,閉路(closed-path)分析儀,
簡介
二氧化碳和水汽濃度的測定，可以使用根據紅外線吸收原理製成的紅外二氧化碳/水汽分析儀。市場上有幾個型號的產品，其原理是利用二氧化碳和水汽在紅外線域對特定波段(二氧化碳4.3 FLM，水汽2.6RLm)的輻射吸收來測定二氧化碳和水汽密度(或濃度)。具體來說是利用測定光源和受光部之間的輻射吸收率來計算所測氣體的密度。這類儀器根據分析光路的配置方式大致可以分成開路式和閉路式兩種。
開路式(open-path)分析儀
開路式的紅外分析儀如同超聲風速計一樣，其測定光路被暴露在空氣中，用10 Hz以上的頻率測定空氣中二氧化碳/水汽的密度脈動，在其原理上最符合渦度相關法的技術要求，所以也被稱之為二氧化碳/水汽氣體分析儀。代表性的產品有美國的Li-Cor公司的 LI-7500 (0.12 m)，Data Design公司的OP-2(0.20 m)和日本的E009B(0.20 m)。
開路系統直接測定湍流脈動的基本原理是利用紅外線光源將光束照射到二氧化碳/水汽的測定光路上，在另一方利用檢測器的鏡頭能聚集紅外線。檢測器是利用分光、透射、反射二氧化碳/水汽的吸收帶波長的干涉濾光器，測定出二氧化碳/水汽脈動的裝置。
目前最先進的二氧化碳/水汽測定儀為LI-7500紅外二氧化碳/水汽分析儀(如圖8.9所示)，它是高頻響、高精度的二氧化碳/水汽開路系統分析儀，可在複雜組成的氣體中分析二氧化碳/水汽的絕對密度。LI-7500探測器由紅外線光源、檢測器、4種波段的濾光片組合起來的截光器、透鏡、窗等部分組成。
閉路(closed-path)分析儀
使用開路分析儀進行通量測定時，由於其感測器被長期放置在野外，會造成儀器的故障或精度的下降。因此在渦度相關法中，也有採用閉路分析儀進行渦度相關測定的。閉路式分析儀是將空氣抽入分析儀的內部進行測定，所以使用分散型的紅外分析儀(NDIR)作為分析儀的本體，分析儀本體以外需要有氣泵和取樣管。儘管因管內脈動衰減等原因與開路方式相比其時間回響差些，但是因為其穩定性好，也被廣泛套用於通量觀測之中，市場上有各種各樣的分析儀，但被用於渦度相關測定中具有代表性的機型為Li-Cor公司的LI-6262型及繼其後推出的LI-7000型。
在LI-6262分析儀的內部有樣品室和參比室，在樣品室測定對象的空氣以一定的速度流入，在參比室將利用藥品(蘇打石灰，過氯酸鎂)去掉CO2和水汽的空氣封入，或利用不含CO2和水汽的的N2，以一定的流量通氣。從光源射出的紅外線由高速迴轉的快門互動進入兩個室，透過室的紅外線分成兩個方向，透過中心波長為2.6 μm和4.3μm波段的濾波器後，分別被檢測器測出其輻射強度。由樣品室與參比室透過輻射強度之比，分別算出CO2和水汽在其吸收波長的透過率，將透過率代入關係式(校正曲線)再經過室內的氣壓和溫度校正就可以得到CO2和水汽密度。
