CN215448668U - 一种下投式温室气体长管采样分析装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及温室气体检测技术领域，具体涉及到一种下投式温室气体长管采样分析装置。本申请的一种下投式温室气体长管采样分析装置，包括进样阀、长管采样器、质量流量控制器、分析仪，所述长管采样器安装于所述进样阀、质量流量控制器之间，用于获取不同高度层的大气样品，并将所述大气样品传输至所述分析仪，所述分析仪与所述质量流量控制器相连接，并对所述大气样品进行分析，从而实现对下投式温室气体长管采样器采集样品的在线分析，与快响应温室气体在线分析仪联合使用，可以得到长管采样器内每段样品的温室气体浓度，并最终得到大气温室气体的浓度垂直分布；并解决了填充标气与样品气混合的问题，使得样品廓线的最终定值结果更准确。
Description
技术领域
本实用新型涉及温室气体检测技术领域，具体涉及到一种下投式温室气体长管采样分析装置。
背景技术
大气二氧化碳(CO2)等温室气体浓度增长与全球变暖密切相关，一般认为其浓度大幅增长是全球变暖的主因。由于排放源强、扩散条件、气候因素等多种差异，大气中温室气体浓度存在明显的时空变化。目前全球范围内已建立了很多近地面网点用于大气CO2浓度观测，而垂直尺度的观测相对较少。CO2浓度的垂直观测可为认识CO2通量(和源汇)分布提供重要科学依据。目前国际上主要利用卫星遥感技术和地基光谱观测技术进行温室气体柱总量或廓线观测，并利用模式反演出地面CO2通量分布。这一“自上而下”方法，对于定量监测和评估人为活动及生态系统对CO2浓度和源汇总量的影响，并预测CO2变化趋势至关重要。卫星遥感技术可以提供CO2等温室气体的全球尺度柱总量，此类卫星有中国碳卫星(TanSat)、美国轨道碳观测卫星(Orbiting Carbon Observatory-2，OCO-2)、日本温室气体观测卫星(Greenhouse Gases Observing Satellite，GOSAT)、欧洲ENVISAT卫星上搭载的大气吸收光谱扫描成像仪(Scanning Imaging Absorption Spectrometer forAtmospheric Cartography,SCIAMACHY)等。此外，基于地基的遥感观测也是获取大气温室气体廓线或总量的一种重要手段，国际上最具代表性的地基光谱仪器为全球总碳柱观测网(TCCON)广泛使用的傅里叶变换光谱仪(FTS)。
利用原位观测的CO2垂直廓线数据，是验证星载和地基光谱观测反演结果的重要依据，同时还能减少区域碳源、汇反演模式的不确定度，提升区域尺度碳通量反演结果的准确度，然而国内未有该一套下投式温室气体垂直廓线采样分析系统，且现有的一些国内检测在切换分析时，管路内会留存填充标气，与样品气混合，会导致样品廓线的最终定值结果出现偏差，因此，急需提出一种利用基于大气CO2廓线直接采样的观测技术(“气芯”)，设计并组装一套下投式温室气体垂直廓线采样分析系统，从而获得地面直至下平流层(约25km)温室气体浓度廓线。
实用新型内容
本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种下投式温室气体长管采样分析装置。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种下投式温室气体长管采样分析装置，包括进样阀、长管采样器、质量流量控制器、分析仪，所述长管采样器安装于所述进样阀、质量流量控制器之间，用于获取不同高度层的大气样品，并将所述大气样品传输至所述分析仪，所述分析仪与所述质量流量控制器相连接，并对所述大气样品进行分析。
进一步的，进样阀为六口选择进样阀。
进一步的，还包括三通球阀，所述三通球阀包括第一三通球阀、第二三通球阀，所述第一三通球阀、第二三通球阀分别设置于所述长管采样器两端。
进一步的，还包括气压表，所述气压表安装于所述进样阀与所述第一三通球阀之间，用于控制进样阀的气流量。
进一步的，气压表上连接有减压阀。
进一步的，长管采样器与所述第一三通球阀之间连接有干燥管、自动开关阀，所述干燥管布置于所述自动开关阀、长管采样器之间。
进一步的，长管采样器与所述第二三通球阀之间连接有截止阀。
进一步的，分析仪为CRDS分析主机。
本实用新型的有益效果：由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型的一种下投式温室气体长管采样分析装置，包括进样阀、长管采样器、质量流量控制器、分析仪，所述长管采样器安装于所述进样阀、质量流量控制器之间，用于获取不同高度层的大气样品，并将所述大气样品传输至所述分析仪，所述分析仪与所述质量流量控制器相连接，并对所述大气样品进行分析，从而实现对下投式温室气体长管采样器采集样品的在线分析，与快响应温室气体在线分析仪联合使用，可以得到长管采样器内每段样品的温室气体浓度，并最终得到大气温室气体的浓度垂直分布；并解决了填充标气与样品气混合的问题，使得样品廓线的最终定值结果更准确。
附图说明
图1为本实用新型优选实施例中一种下投式温室气体长管采样分析装置的结构示意图。
附图标记：1、进样阀；2、长管采样器；3、质量流量控制器；4、分析仪；5、第一三通球阀；6、第二三通球阀；7、气压表；8、减压阀；9、干燥管；10、自动开关阀；11、截止阀。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
参照图1所示，本实用新型的优选实施例，一种下投式温室气体长管采样分析装置，包括进样阀1、长管采样器2、质量流量控制器3、分析仪4，所述长管采样器2安装于所述进样阀1、质量流量控制器3之间，用于获取不同高度层的大气样品，并将所述大气样品传输至所述分析仪4，所述分析仪4与所述质量流量控制器3相连接，并对所述大气样品进行分析，从而实现对下投式温室气体长管采样器采集样品的在线分析，与快响应温室气体在线分析仪联合使用，可以得到长管采样器内每段样品的温室气体浓度，并最终得到大气温室气体的浓度垂直分布；并解决了填充标气与样品气混合的问题，使得样品廓线的最终定值结果更准确。
作为本实用新型的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：进样阀1为六口选择进样阀，便于人们进行操作。
本实施例中，还包括三通球阀，所述三通球阀包括第一三通球阀5、第二三通球阀6，所述第一三通球阀5、第二三通球阀6分别设置于所述长管采样器2两端，便于人们进行校准和实验，减少实验误差，增强实验的准确性。
本实施例中，还包括气压表7，所述气压表7安装于所述进样阀1与所述第一三通球阀5之间，且气压表7上连接有减压阀8，用于控制进样阀的气流。
本实施例中，长管采样器2与所述第一三通球阀5之间连接有干燥管9、自动开关阀10，所述干燥管9布置于所述自动开关阀10、长管采样器2之间，长管采样器2与所述第二三通球阀5之间连接有截止阀11，便于人们进行实验分析。
本实施例中，分析仪4为CRDS分析主机，可实现采样器填充/冲洗、样品分析和分析主机校准。该CRDS分析主机单一标气CO2测量精度(1σ)达到0.05×10-6(0.5Hz)。采用标准气体外标法对长管样品的CO2和CO体积分数进行定值，CO2量值溯源至World MeteorologicalOrganization(WMO)-X2007标准；CO量值溯源至WMO-X2014A标准。这是由于CRDS具有较好的稳定性和线性，因此实验时可采用1瓶标气来定值。
本下投式温室气体长管采样分析装置的实验过程为：
实验人员通过地面控制系统实时获取的定位数据，迅速找回载荷，运送至地面分析平台进行分析。长管采样器中气体样品的分析过程中，管内样气在标准气体(浓度接近实际大气，防止CO2扩散影响)的推动下，匀速缓慢进入CRDS主机进行分析，得到不同高度样气的CO2摩尔分数。采集过程中,气体进入管子的流量小于235cm3/min，保持层流运动，气体扩散主要为分子扩散，无其它混合作用。在采样和等待回收的时间段内(一般不超过4h)，单个分子在扩散作用下沿管路的径向运动距离(24h约扩散3.2m)与采样管长度相比，可以忽略不计。说明采样管可以对依次储存的各段大气样品进行保存，从而对整个样品的浓度分布进行记录，并达到一定的垂直分辨率。
大气样品分析前，分析系统的两个三通球阀调节至a路(如图1)，通过标定气(CG)对分析主机进行校准，然后对长管采样器不同高度层大气样品进行定量分析，并绘制CO2浓度廓线。分析时，第一三通球阀切换至b路，六口进样阀切换高浓度CO推动气(Push Gas，PG)，对连接长管的管路进行冲洗，之后将长管6.35mm端与第一三通球阀连接，3.18mm端与第二三通球阀连接；即6.35mm端与进样阀连接，3.18mm端通过质量流量控制器与分析主机连接，高层样气先进行分析，地面样气后分析，减少高层样气在分析过程中分辨率的损失。
冲洗连接管是为了精确判断采样最低点的样气分析开始时间。之后将第二三通球阀切换至b路，同时打开长管两端的开关阀，采样管内样品在PG的推动下进入主机进行分析。通过质量流量控制器调节分析流量为40cm3/min(标况下)，以保证浓度廓线的垂直分辨率。通过减压阀调节PG的进气压力略高于大气压(0.03atm),以减少压力变化引起的气体混合和扩散。分析时，PG先进入主机分析，之后是大气样品。当样气全部分析完，PG进入主机并稳定一段时间后，多口阀切换CG进入主机再次进行校准，分析结束。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。
Claims (8)
1.一种下投式温室气体长管采样分析装置，其特征在于：包括进样阀、长管采样器、质量流量控制器、分析仪，所述长管采样器安装于所述进样阀、质量流量控制器之间，用于获取不同高度层的大气样品，并将所述大气样品传输至所述分析仪，所述分析仪与所述质量流量控制器相连接，并对所述大气样品进行分析。
2.根据权利要求1所述的下投式温室气体长管采样分析装置，其特征在于：所述进样阀为六口选择进样阀。
3.根据权利要求1所述的下投式温室气体长管采样分析装置，其特征在于：还包括三通球阀，所述三通球阀包括第一三通球阀、第二三通球阀，所述第一三通球阀、第二三通球阀分别设置于所述长管采样器两端。
4.根据权利要求3所述的下投式温室气体长管采样分析装置，其特征在于：还包括气压表，所述气压表安装于所述进样阀与所述第一三通球阀之间，用于控制进样阀的气流量。
5.根据权利要求4所述的下投式温室气体长管采样分析装置，其特征在于：所述气压表上连接有减压阀。
6.根据权利要求3所述的下投式温室气体长管采样分析装置，其特征在于：所述长管采样器与所述第一三通球阀之间连接有干燥管、自动开关阀，所述干燥管布置于所述自动开关阀、长管采样器之间。
7.根据权利要求3所述的下投式温室气体长管采样分析装置，其特征在于：所述长管采样器与所述第二三通球阀之间连接有截止阀。
8.根据权利要求1所述的下投式温室气体长管采样分析装置，其特征在于：所述分析仪为CRDS分析主机。
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