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HT8700E開放式NH ₃分析儀

快速大氣氨氣測量

高靈敏度和分辨率

便攜式設(shè)計和低功耗

簡介

大氣氨氣（NH ₃）是細(xì)顆粒物質(zhì)的先驅(qū)，對空氣質(zhì)量和氣候變化具有影響。過去，氨氣通量的測量受到檢測挑戰(zhàn)的限制，從而導(dǎo)致全世界NH ₃排放估算中的巨大誤差。

我們的HT8700E是開放式大氣NH ₃分析儀基于下一代中紅外激光光譜儀，可確保分析儀的高精度和高靈敏度。與傳統(tǒng)的封閉路徑分析儀相比，開放路徑配置**程度地減少了與NH ₃表面吸附到管道上相關(guān)的采樣偽影，從而確保了高速NH ₃測量。

HT8700E克服了傳統(tǒng)儀器的局限性，完全滿足渦度協(xié)方差技術(shù)的要求。該分析儀功耗低，重量輕且易于維護。它可以適應(yīng)各種偏遠(yuǎn)的生態(tài)環(huán)境，也可以安裝在行駛的車輛上。

具有

開放路徑，高靈敏度和快速響應(yīng)的特點

• 使用激光光譜儀進行 超靈敏的NH ₃密度測量

• 無需泵

• 沒有時間延遲或吸附在管上的衰減

• 快速響應(yīng)大型NH ₃濃度變化

便攜式設(shè)計，適用于多種現(xiàn)場部署

• 較強的環(huán)境適應(yīng)性和抗振性

• 增強型碳纖維光機械，可**程度地減少系統(tǒng)漂移和重量

• 加熱后視鏡可避免因凝結(jié)而造成信號丟失

遠(yuǎn)程現(xiàn)場和移動測量

• 太陽能電池板或電池可以提供低功率

• 輕巧（<10kg）

• 易于在偏遠(yuǎn)地區(qū)或車輛上安裝和維護

我們的技術(shù)

HT8700E基于**的波長調(diào)制量子級聯(lián)激光吸收光譜（WM-QCLAS）技術(shù)。*近，QCL技術(shù)的進步使HealthyPhoton能夠引入基于QCL的分析儀，該分析儀利用中紅外光譜帶中NH ₃的強吸收線來實現(xiàn)**的高精度和高選擇性分析。

基本方法是校準(zhǔn)掃過NH ₃分子的特定吸收光譜線的QCL波長。透射光被光電探測器接收，并提取和分析透射光譜的諧波分量。

中紅外激光光譜

近紅外二極管激光器已用于NH ₃檢測。然而，NH ₃分子在近紅外區(qū)域（?1.5um）的吸收峰強度非常低，這限制了檢測精度。與近紅外區(qū)域相比，圖1顯示NH ₃在中紅外波段（8-10um）具有100倍更強的吸收峰。我們使用****的半導(dǎo)體QCL作為紅外激光源。暴露在大氣中的兩個高反射鏡之間的激光束多次反射產(chǎn)生了幾十米的有效光程。使用調(diào)制的激光信號的鎖定放大（圖2所示）提取在光譜峰值處的激光能量吸收。在我們使用的頻帶中，吸收峰與H ₂ O，CO和其他大氣痕量氣體沒有重疊，從而確保了抗干擾NH _3的測量。結(jié)合專有的信號處理技術(shù)，NH ₃有效檢測基本轉(zhuǎn)變，并以低于ppb的靈敏度檢索氣體濃度。

圖1 在近紅外（藍(lán)色塊）和中紅外（紅色塊）帶中NH _3的吸收峰

圖2系統(tǒng)示意圖。P＆T是環(huán)境壓力和溫度傳感器。LD＆TC是激光電流驅(qū)動器和溫度控制器。L是QC激光源。BS是分束器。M1和M2是開放路徑Herriott單元配置中的兩個高反射鏡。M3是反射鏡，R是參考?xì)馐摇?/span>D1 / Pre-amp1和D2 / Pre-amp2是分別具有低噪聲前置放大器的紅外光電探測器，用于信號和參考路徑。FPGA + MCU負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，處理，頻譜檢索以及系統(tǒng)控制/通信。 以前

的開放路徑配置

NH ₃閉路分析儀中的表面吸附和解吸作用將響應(yīng)時間限制在幾秒鐘或更長時間。我們的開放通道配置**程度地減少了與NH ₃表面吸附到進口管上有關(guān)的采樣假象。HT8700E可確保較短的響應(yīng)時間和10Hz的數(shù)據(jù)輸出，滿足移動平臺上瞬時NH ₃排放測量和渦流協(xié)方差通量測量的要求。

技術(shù)指標(biāo)

應(yīng)用說明

畜牧場的現(xiàn)場測量

圖3顯示了典型的氨氣移動分析系統(tǒng)。它包含HealthPhoton HT8700E氨氣分析儀，坎貝爾的CR3000數(shù)據(jù)采集模塊，GPS模塊，風(fēng)速計模塊和實時數(shù)據(jù)處理模塊。整個系統(tǒng)可以安裝在汽車行李架上，并實時收集10Hz高速氨氣濃度數(shù)據(jù)。GPS模塊和風(fēng)速儀模塊同時收集緯度，經(jīng)度位置數(shù)據(jù)，風(fēng)向和風(fēng)速數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)被同步并傳輸?shù)皆埔赃M行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理。實時濃度分析為高速，準(zhǔn)確的氨氣排放監(jiān)測和追蹤提供了完整的解決方案。

圖4顯示了畜牧場周圍的測試大氣氨濃度。紅色的大頭針表示服務(wù)器場的位置，顏色跟蹤是測試路線。藍(lán)色表示濃度低，而紅色表示濃度高。我們在實驗中發(fā)現(xiàn)了兩個濃度峰值（> 250 ppb），分別位于農(nóng)場的正門（349.3 ppb）和糞便傾瀉區(qū)。它們都是氨氣排放源，濃度隨著距離的增加而逐漸降低。圖5是瞬時氨濃度數(shù)據(jù)的樣本，顯示了對濃度變化的短響應(yīng)時間（<1秒）。實驗證明了該系統(tǒng)在行駛數(shù)百公里的車輛上的穩(wěn)定性和可靠性，同時實現(xiàn)了亞ppb級氨的高速，高精度測量。

圖3基于HT8700E的氨氣移動分析系統(tǒng)

圖4畜牧場周圍的大氣氨氣濃度

圖圖5數(shù)據(jù)顯示濃度變化響應(yīng)時間小于1秒