[发明专利]用于测量气体通量的系统和测量气体通量的方法

说明书

本公开涉及用于测量气体通量的系统和测量气体通量的方法。该系统包括：发射激光的激光器；容纳包括待测气体和参考气体的混合气体的吸收池，并且激光穿过吸收池；耦接到激光器并且提供驱动信号的驱动电路，以便对激光器发射的波长进行扫描和调制，并且待测气体和参考气体在波长的扫描范围内各自具有特征吸收峰；接收透射通过吸收池的激光并且转换为电信号的探测器；以及信号处理电路，接收电信号并提取待测气体的吸收光谱和参考气体的吸收光谱，根据所提取的吸收光谱来分别计算待测气体的浓度和参考气体的浓度，以及根据所计算的浓度来计算待测气体的通量，其中，该系统还根据参考气体的吸收光谱来校准由激光器发射的波长。

技术领域

本公开涉及气体通量的测量，具体来说，涉及一种用于测量气体通量的系统和测量气体通量的方法。

背景技术

在生态监测中，例如微气象监测中，常常涉及对某种气体的通量的测量。例如，对氮循环过程的监测是重要的组成部分。而在氮循环中，活性氮通常是以氨气的形式表现出来。因此，在生态监测中常常涉及对氨气的通量的测量。

发明内容

本公开的目的之一是提供一种改善的用于测量气体通量的系统和测量气体通量的方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于测量气体通量的系统，包括：激光器，被配置为发射激光；吸收池，被配置为容纳包括待测气体和参考气体的混合气体，并且来自激光器的激光穿过吸收池；驱动电路，耦接到激光器，并且被配置为向激光器提供驱动信号，以便对激光器发射的激光的波长进行扫描和调制，并且待测气体和参考气体在激光的波长的扫描范围内各自具有特征吸收峰；探测器，被配置为接收透射通过吸收池的激光并且把激光转换为表示所接收的激光的强度的电信号；以及信号处理电路，被配置为：接收探测器输出的电信号并基于该电信号提取待测气体的吸收光谱和参考气体的吸收光谱，根据待测气体的吸收光谱和参考气体的吸收光谱来分别计算待测气体的浓度和参考气体的浓度，以及根据所计算的待测气体的浓度和参考气体的浓度来计算待测气体的通量，其中，该系统还被配置为根据参考气体的吸收光谱来校准由激光器发射的激光的波长。

根据本公开的另一个方面，提供了一种测量气体通量的方法，包括：由激光器发射激光并使其穿过吸收池，吸收池容纳包括待测气体和参考气体的混合气体，其中，激光器由驱动信号驱动，以便对激光器发射的激光的波长进行扫描和调制，并且待测气体和参考气体在激光的波长的扫描范围内各自具有特征吸收峰；由探测器接收透射通过吸收池的激光并且把激光转换为表示所接收的激光的强度的电信号；以及接收探测器输出的电信号并基于该电信号提取待测气体的吸收光谱和参考气体的吸收光谱，根据待测气体的吸收光谱和参考气体的吸收光谱来分别计算待测气体的浓度和参考气体的浓度，以及根据所计算的待测气体的浓度和参考气体的浓度来计算待测气体的通量，其中，所述方法还包括根据参考气体的吸收光谱来校准由激光器发射的激光的波长。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1示出了根据本公开一些示例性实施例的用于测量气体通量的系统的示意性框图。

图2示出了在第一波段内的氨分子和水分子的吸收光谱；

图3示出了在第二波段内的氨分子和水分子的吸收光谱；

图4示出了在本公开一些示例性实施例中测得的氨气和水汽的混合气体的吸收光谱；

图5示出了根据本公开一些示例性实施例的测量气体通量的方法的流程示意图；

图6示出了可以实现根据本公开的实施例的计算设备的示例性配置图。