开路涡动协方差监测系统

在涡度协方差系统中，如何确保测量准确?三维超声风速仪是涡度协方差测量系统中的核心测量组件。有研究表明，在对风速进行测量时，哪怕超声风速仪传感器的体积很小，也会对风速测量结果产生偏差。另外，如果采用合体式设计思路，即把三维超声风速仪和气体分析仪合二为一。由于气体分析仪位于三维超声风速仪采样空间内部或与其非常接近，会产生较大的风速测量误差（图1）。图1 理论上，涡度协方差系统最好测量同一涡旋的风速和其对应的气体密度。但在实际测量时，却不能这样。合体式设计思路，由于其测量组件本身就会对涡旋造成扰动，这种扰动所导致的测量误差很难被量化，且不可进行后续订正。 【解决方案】研究表明，一个简单的解决方案就是采用分体式思路：三维超声风速仪和气体分析仪以一定间距（10-20cm）分开测量。这种分体式测量，只需对原始数据做一个简单的数据订正就可以得到准确结果。【产品应用实例】海尔欣昕甬智测HT8700大气氨激光开路分析仪的涡度协方差测量系统以严谨的科研数据为依据，采用分体式设计思路（图2），适用于长时间高分辨率连续在线监测，涡度通量数据更科学、更精准、更可靠。图2 【HT8700大气氨激光开路分析仪分析仪】HT8700大气氨激光开路分析仪分析仪由宁波海尔欣光电有限公司自主研发、生产、销售，为“昕甬智测”品牌国产创新产品，是一款高精度、高灵敏度的仪器，专门用于实时监测大气中氨的浓度。通过先进的激光技术和信号处理算法，它能够快速、准确地测量氨气浓度，为环境监测和空气质量管理提供可靠数据支持。仪器采用量子级联激光技术，应用两面暴露在大气中的高反射率镜面对中红外激光进行多次反射，有效光程达数十米，测量目标气体对特征吸收峰处中红外激光能量的微弱吸收，通过对吸收峰光谱曲线的实时积分进行痕量气体的浓度反演。【应用案例】【点击查看】中国农业大学：华北农区开展秋冬季地气氨交换通量高频观测【点击查看】中科院大气所：亚热带稻田施肥期间氨排放通量【点击查看】湖北农科院：国家农业环境潜江观测实验站建设

荷兰应用科学院（TNO, the Netherlands Organisation for Applied Scientific Research）和荷兰国家公共卫生与环境研究所（RIVM, National Institute for Public Health and the Environment）的联合研究团队发表了一篇题为“ Field comparison of two novel open-path instruments that measure dry deposition and emission of ammonia using flux-gradient and eddy covariance methods "的研究论文，已发表于《Atmospheric Measurement Techniques》。实验项目：使用梯度法、涡动相关法和两种新型开路仪器的氨沉降测量项目地点：荷兰 Ruisdael 观测站合作伙伴：荷兰应用科学院和荷兰国家公共卫生与环境研究所的联合研究团队部署仪器：HT8700大气氨激光开路分析仪项目简介：氨的干燥沉积(NH3)是荷兰大气向土壤和植被的氮沉积的最大因素，导致富营养化和生物多样性的损失。然而，学术界对于氨通量测量的数据十分有限，而且通常最多只有月度分辨率。造成这种情况的一个重要原因是在干燥条件下测量氨通量非常困难。过去，没有一种技术可以被认为是氨通量测量的黄金标准，这使得新技术的测试和判断其质量变得复杂。 这项研究展示了两种新型测量装置的相互比较结果，旨在以半小时分辨率测量氨的干沉降。在为期五周的比较期内，研究人员在荷兰 Cabauw 的 Ruisdael 观测站并排运行了两种光学开路的通量观测技术：其一是使用梯度法通量技术新型 RIVM-miniDOAS 2.2D 仪器，其二是宁波海尔欣光电科技有限公司推出的使用涡度协方差技术的HT8700大气氨激光开路分析仪。HT8700大气氨激光开路分析仪部署于荷兰的观测站RIVM-miniDOAS 2.2D和HT8700大气氨激光开路分析仪均为开路式光学仪器，在测量过程中直接测量氨在大气中的含量。除此之外，它们在测量原理和从测量浓度得出沉积值的方法上存在很大差异。在迎风地形均匀又没有附近障碍物时，两种不同的技术显示出非常相似的结果（r = 0.87）。观察到的通量从约80 ng NH3 m-2 s-1 的沉降到约140 ng NH3 m-2 s-1 的排放不等。无论是在绝对通量值还是实时的通量和浓度变化，两种截然不同的技术中获得了相似的结果，这证实了两种仪器都能够在至少几周的连续时间内以高时间分辨率测量氨通量。不过这个相关性也会受到其他因素影响，例如当风向受到附近障碍物干扰时。HT8700与定制化RIVM-miniDOAS 2.2D 仪器所测量的氨通量变化显示高度的一致性此外，论文中还讨论了两个系统的技术性能（例如，正常运行时间、精度）和实际局限性。miniDOAS 系统的正常运行时间达到了 100%，但在这次活动中对两台仪器进行了定期校准（占7周正常运行时间的35%）。而HT8700在下雨期间和下雨后不久数据有效性较低，并且其早期产品使用的光学镜面涂层可能会退化，导致约21%的数据缺失（针对此问题的升级版光学镜面已经交付客户使用）。虽然HT8700在恶劣天气条件下的独立运行时间有限，在适当的情况下，该系统仍然可以提供良好的结果，为未来的升级迭代版本打开了良好的前景，将能适用于业务化的实时氨通量监控应用。这些仪器所提供的崭新的高时间分辨率数据将促进对氨干沉降过程的研究，从而更好地理解氨沉降过程，并更好地对化学传输模型进行参数化。HT8700大气氨激光开路分析仪产品升级自动清洁自动清洁系统使用清洗和喷气功能来清除下镜面的灰尘，免除常规的手动清理。并采用了一种全新的镜面涂层技术，增强耐腐蚀性，以保证实地的长期观测。降雨传感如遇降雨天气，系统收集的数据为无效数据。增设降雨识别芯片，通过传感装置实时反馈至系统。并将降雨期间收集的数据特殊标注，便于使用者筛选有效数据。镜片加热在野外工作过程中会遇到低温条件，普通镜片易积水雾，影响镜片反射效率。开发加热系统，增设加热组件，可将镜片温度提至高于环境温度。确保反射能力不受低温、冷凝、降雨影响，使仪器分析结果更精准、更可靠。HT8700搭载升级版光学镜面，进行全新一轮野外测试通过这次研究，我们可以看到，RIVM-miniDOAS 2.2D和HT8700大气氨激光开路分析仪在测量氨沉降方面具有很高的潜力和应用价值。尽管这两种仪器在测量原理和数据处理方法上存在差异，但在一定条件下，它们都能提供准确可靠的测量结果。此外，通过不断的技术升级和改进，HT8700大气氨激光开路分析仪的性能和稳定性得到了进一步提高，为未来的氨沉降测量提供了更好的工具和手段。总之，这项研究提供了有关氨沉降测量的新思路和新方法，为未来的环境保护和生态学研究提供了新的工具和手段。我们相信，随着技术的不断进步和研究的深入，我们将能够更好地了解氨沉降过程，为保护环境、维护生态平衡和促进可持续发展做出更大的贡献。

氨(NH3)是大气中最重要的碱性气体。农业活动，特别是施用合成肥料后的氨挥发，是人为氨排放的主要来源之一，也是农田养分流失的重要途径。这些氮(N)负荷有利于生态系统作为初级生产的营养投入，但也会导致许多环境和公共卫生问题，如生物多样性丧失、富营养化和雾霾污染。因此，特别是在农业地区，准确定量氨挥发和沉积通量对于了解地方和区域氮预算至关重要。然而，氨通量的现场测量仍然存在巨大的不确定性和挑战。 到目前为止，涡流协方差（EC）技术，基于同时测量地面上的湍流空气运动和气体浓度，是测量生态系统和大气之间的能量和质量交换的最直接的方法。对于氨通量测量，EC比其他方法有优势，因为它可以直接量化氨发射和沉积通量，并产生代表场尺度上空间平均的时间连续数据。然而，在过去，由于缺乏快速响应（≥10Hz）和高灵敏度的氨分析仪，特别是那些可以由现场太阳能电池驱动的分析仪，EC的应用受到了严重的限制。海尔欣昕甬智测推出一种采用量子级联激光吸收光谱技术的HT8700大气氨激光开路分析仪。根据实验室和现场测试，该仪器已被证明是在各种环境条件下测量氨通量的有效工具。 HT8700大气氨激光开路分析仪开创性的开路设计用于氨气测量基于量子级联激光技术，自主研发、设计、生产了的开路分析仪，具有低功耗（太阳能供电）、高精度（亚ppbv级）、快响应（10Hz）等特点，特别适合于地面氨排放和大气氨沉降通量的涡动相关法高频自动连续监测。 本研究采用HT8700大气氨激光开路分析仪，在全球氨热点地区之一华北平原的一个典型农业站点进行了氨通量测量。该实验时间持续了5周，并在小麦季节进行。本研究的主要目的是调查该农业基地秋季氨通量的特征，并量化氨对农田的干沉积和氨挥发造成的氮损失。

论文速览水蒸气是大气中最重要的温室气体，在地球的水分和能量平衡中发挥着重要作用。可靠观测和准确估算大气水汽（H2O）通量对于生态系统管理和地球系统模型的开发至关重要。目前，涡度协方差（EC）技术被为是测量各种生态系统类型中能量、碳和水蒸气湍流通量的标准方法，该技术的发展主要依赖快速响应的水汽浓度传感器。为满足研究需要，海尔欣昕甬智测联合中国科学院大气物理研究所王凯所在的研究团队与宁波诺丁汉大学研发了一款高精度快响应的开路式激光水汽分析仪——HT1800。该仪器基于可调谐激光吸收光谱（TDLAS）技术，采用近红外波段（1392 nm）的激光源和开放式的测量光路，实现大气水汽浓度的高频（10 Hz）连续测定，以最小扰动捕捉水汽的湍流脉动变化，进而基于涡动相关原理直接获得地表与大气间的水汽交换通量，是测量潜热通量，ET通量，和对其他气体通量进行水汽校正的仪器。研究团队制备了两台HT1800水汽开路分析仪，其激光波长分别为1392 nm 和1877 nm。通过与欧洲共同体界两种水蒸气分析仪LI-7500RS和IRGASON的相互比较实验，对这两种分析仪的现场性能进行了评估（图1）。三种分析仪测得的水蒸气密度与参考传感器的整体一致性很高。HT1800、LI-7500和IRGASON的平均密度漂移分别为 3.7%-5.2%、4.0% 和 3.8%。同时，HT1800测得的半小时平均水通量与LI-7500RS和IRGASON的测量结果高度一致，差异仅为&minus 0.2%~1.6%（图2），表明HT1800可以准确地测量大气中的水分含量。HT1800在数据可用性、通量检测限和对高频湍流变化的响应等方面也适用于欧共体应用。此外，团队还研究了光谱效应如何影响 H2O 密度和通量的测量。发现波长为1392nm的激光器更容易受到光谱效应的影响，但校正这种偏差后的通量与IRGASON的通量显示出高一致性。考虑到激光器和光电探测器的成本优势，以及实现量产后将具有的竞争优势，该仪器可为地表蒸散发的高频测量和其他痕量气体通量的水汽干扰效应矫正提供一种经济且有效的自主解决方案。图1 HT1800开路式水汽分析仪与两款美国进口仪器（LI-7500RS和IRGASON）野外对比观测图2 HT1800开路式水汽分析仪与两款美国进口仪器（LI-7500RS和IRGASON）测量的水汽浓度和通量对比HT1800开路式水汽分析仪经济实用，易于安装和维护适合涡动协方差对中等区域的蒸散发(ET)测量开放式路径，测量频率高达20Hz无其他气体分子的交叉干扰无运动部件，稳定可靠长寿命，适用于多种现场部署低功率(10W)，可由太阳能电池板提供【论文信息】Wang K., Huang, L., Zhang, J.T., Zhen, X.J., Shi, L.L., Lin, T.J.*, Zheng X.H., Wang Y.*, 2024. Measuring turbulent water vapor fluxes using a tunable diode laser-based open-path gas analyzer. Water 16(2), 307.【点击此处查看论文】

经过疫情延期种种一波三折，2022 EGU（欧洲地球科学联合会）年会即将在5月23日至27 日召开。宁波海尔欣光电科技有限公司与中科院大气物理研究所联合投稿“A low-cost, open-path water vapor analyzer for eddy covariance measurement of evapotranspiration”（用于蒸散发涡度协方差测量的开路水汽分析仪），荣获大会邀请在线上会议HS6.6：遥感蒸散（RS -ET）分会场，以口头报告的形式呈现我司HT1800开路式水汽分析仪的近期测量结果。 海尔欣 HT1800开路式水汽分析仪外场测试近几年来，因应地球水资源分配不均等问题，低成本水汽分析仪的需求不断增加，特别是对具有更好空间代表性的陆地蒸散通量足迹测算。为应对这一挑战，宁波海尔欣光电科技有限公司与中科院大气物理研究所合作开发并测试HT1800——高精度开路式水汽分析仪，实现了对大气水汽密度的快速灵敏测量。HT1800为国产全自主开发仪器，响应时间短、精度高，适用于基于涡度协方差（eddy covariance）技术的蒸散通量测量。 初步结果表明，在 10 Hz 的采样频率下，HT1800 的精度（1σ 噪声水平）约为 10 μmol mol-1 (ppmv)，性能匹配学界主流的进口分析仪器。HT1800的开放路径配置避免了由于表面吸附而导致的延迟，并且省去采样设备所仰赖的日常人力维护。同时，利用近红外区域的吸收光谱测量水汽密度，可以避免传统非色散红外（NDIR）分析仪因水和二氧化碳之间的光谱干扰而导致的复杂交叉校准。 2022 EGU，我们期待与您线上相会！

9月28日，中国人民银行宣布为贯彻落实国务院常务会议关于支持经济社会发展薄弱领域设备更新改造的决策部署，设立了2000亿元以上设备更新改造专项再贷款，政策面向教育、实训基地、节能降碳改造升级、新型基础设施等十大领域。四方光电股份有限公司（688665.SH）旗下全资子公司湖北锐意自控系统有限公司（以下简称“湖北锐意”）是一家专业提供气体成分及流量测量方案的高新技术企业，基于四方光电核心气体传感技术平台的优势，开发了系列非分光红外（NDIR）、非分光紫外（NDUV）、紫外差分吸收光谱（UV-DOAS）、激光拉曼（LRD）、超声波（Ultrasonic）、热导（TCD）、光散射探测（LSD）等技术原理的气体成分流量仪器仪表，产品广泛应用于环境监测、冶金、煤化工、生物质能源等各个行业。湖北锐意针对国家政策以及当前研究热点问题，选择碳通量气体检测、发动机排放检测及燃气热值分析三个重点方向，推荐以下行业解决方案。一、碳通量气体检测解决方案实现“碳达峰”“碳中和”是国家做出的重大战略决策。通过监测数据可以预测未来的气候变化趋势和评价生态系统碳循环对全球变化的响应与适应特征，为“双碳”目标的达成提供参考数据，为现代地球系统科学、生态与环境科学关注的重大科学问题提供研究依据。碳通量在线监测网络主要包含土壤温室气体通量测量和大气环境涡度协方差测量系统两种方法。湖北锐意依托气体分析传感器平台优势，分别开发了土壤碳通量分析仪与大气环境涡度协方差测量系统。（一）土壤碳通量分析仪土壤生态系统中的碳元素主要是通过土壤呼吸来实现碳循环，对土壤呼吸过程中CO2释放量的准确监测是评价生态系统中碳汇过程的关键。通量测定法是最为常用的测定方法，即直接测定土壤和大气间的CO2交换量，也是评价土壤生态系统碳循环过程的关键。国家正在积极推动“双碳”政策，碳监测为碳计量提供准确的基础数据。垃圾填埋场、污水处理厂和煤矿等区域的无组织碳排放是碳监测的难点之一。土壤碳通量分析仪利用非分光红外气体分析技术（NDIR）测量CO2浓度、可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）测量CH4、N2O浓度。仪器外形小巧便携，方便获取多个不同点位的数据，完成不同空间与高度限值的测量要求，支持长期、连续、准确的测量。主要应用于土壤碳通量监测、森林碳通量监测、温室气体排放监测、空气质量监测、城市污染气体排放监测、固定污染源排放监测；高校关于环境科学、农业学与林业学相关研究等。（据测量场景不同可选配多款型号气体测量室）土壤碳通量分析仪技术参数（二）大气环境涡度协方差测量系统涡度协方差（又称涡动相关法）技术是测量和计算大气边界层内垂直湍流通量的重要大气测量技术。大气环境涡度协方差测量系统结合多款气体分析仪与超声风速仪，模块化设计，外形小巧，安装灵活。相互无干扰，专为高空监测而设计。通过对微气象中的三维风速与气体浓度进行精确测量，完成对生态系统与大气之前湍流交换的监测，即时收集流动畸变数据。适用于边界层气象研究、生态系统温室气体含量监测、野外大气监测、碳水循环研究、空气通量研究、遥感数据验证等。图左：开路式（CO2/H2O）气体分析仪图中：开路式（CH4）气体分析仪图右：三维超声风速仪大气环境涡度协方差测量系统技术参数二、发动机排放检测解决方案内燃机工业是我国重要基础产业，也是节能减排的重点领域。近年来，我国已经颁布和实施了GB 18352.6-2016（轻型车国六）、GB 17691-2018（重型车国六）和GB 20891-2014的2020年修改单（非道路移动机械国四）等移动源新生产车排放法规以及GB 18285-2018（汽油车）、GB 3847-2018（柴油车）和GB 36886-2018（非道路移动机械）等在用车排放法规。其中引领内燃机行业技术发展的是新生产车排放法规，该法规体系中要求的高精度发动机排放检测设备，主要包括全流稀释排放测试系统和便携式排放测试系统，目前都是主要依赖国外进口产品。由于设备构成十分复杂且涉及多项高精度测量技术，进口设备往往十分昂贵，全流稀释排放测试系统单套价格通常会达到数百万元甚至是千万元以上，便携式排放测试系统单套价格也通常会达到百万元以上。进口设备不仅价格贵，还存在供货周期长、使用成本高等问题，显然不能完全满足我国作为内燃机产销第一大国的实际需求。湖北锐意依托气体成分流量仪器仪表研发平台基础优势，结合近20年发动机排放分析仪研发经验，吸收国际先进应用经验，对关键技术进行攻关突破，战略性加大投入，成功研发了全流稀释排放测试系统、便携式排放测试系统以及非常规气体分析仪等全系列产品，具有技术先进、功能齐全、测量准确、性能稳定、兼容性强和高效服务等特点，可满足科研机构、制造企业和检测机构等国内外用户的各种应用需求。（一）全流稀释排放测试系统基于全流稀释排放测试系统的实验室标准工况排放测试是我国移动源排放法规体系中被广泛采用的标准方法，湖北锐意针对性开发了Gasboard-9802发动机排放全流稀释定容采样系统（CVS）及其配套的Gasboard-9801发动机排放测试系统。Gasboard-9801发动机排放测试系统结合高精度氢火焰离子化检测技术（HFID）、紫外差分吸收光谱技术（UV-DOAS）、非分光红外技术（NDIR）、长寿命电化学传感器技术（ECD）与凝结核粒子计数技术（CPC），同时测量发动机排气中THC、NOx、CO、CO2、O2等气体体积浓度及颗粒物数量浓度，其超低量程同时具备准确性高和响应速度快的特点，完全满足排放法规技术要求以及实际应用需求。Gasboard-9802发动机排放全流稀释定容采样系统（CVS）具有功能齐全、准确性高和自动化程度高等特点，适用于轻型车、重型车和非道路移动机械等各种移动源国家排放法规，可满足各种工况下不同排量和不同燃料类型内燃机的法规排放测试试验需求。目前，湖北锐意的全流稀释排放测试系统设备已经逐步成功应用于科研机构、发动机制造企业、轻型汽车制造企业、摩托车制造企业及相关检测机构等。Gasboard-9801发动机排放测试系统技术参数应用案例1、 武汉某知名高校醇氢发动机排放测试研究项目2、 常州某大型发动机制造企业实验室排放气体检测项目（二）便携式排放测试系统基于便携式排放测试系统的实际工况车载排放测试是一种更能反映移动源真实排放水平的排放测试方法，已经被我国轻型车、重型车和非道路移动机械排放法规引入作为标准方法的重要补充，正在法规检测和市场监督抽查等应用场景中发挥越来越重要的作用。湖北锐意针对性开发了符合法规要求的Gasboard-9805便携式排放测试系统（PEMS）。该系统采用全自主的核心传感器分析技术，可实现排放物CO、CO2、NO、NO2、THC和PN浓度测量，以及排气流量、GPS数据、环境温湿度、大气压力的测量，并具备测试过程引导、自动计算排放总量、导出测试报告等功能。依托自主搭建的排气质量流量标定系统和颗粒物PN分析仪标定系统等关键标定平台，为便携式排放测试系统的溯源标定和质量检验提供了保障。目前，湖北锐意便携式排放测试系统已经成功应用于科研机构、机动车和非道路移动机械制造企业及相关检测机构等。Gasboard-9805便携式排放测试系统技术参数应用案例1、浙江某大型农用机械制造企业车载排放测试项目（三）非常规气体分析仪发动机尾气中NH3和N2O等非常规气体污染物排放已经成为当前国际研究热点和排放法规检测项目。湖北锐意分别采用高温紫外差分吸收光谱技术（UV-DOAS）和可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）成功开发了发动机原排直采NH3分析仪和N2O分析仪，已应用于新能源发动机研发工作。NH3和N2O分析仪技术参数（四）在用车排放检测系统湖北锐意基于双光束红外（NDIR）、微流红外（NDIR）、非分光紫外（UV-DOAS）等核心气体传感技术，自主研发了包括气体传感器平台、尾气分析仪、透射式烟度计、振动式发动机转速表的在用车排放检测整体解决方案。产品具有高精度、稳定性好，抗干扰能力强等特点，满足： GB 18285-2018，GB 3847-2018，GB 7258-2017，GB 7258-2017，GB 20891-2014等国标以及JJF 1375，JJG 688-2017，HJ 1014-2020等技术要求。产品广泛应用于机动车检测机构、汽车制造厂、汽车修理厂、科研机构、环保执法部门等。三、燃气热值分析解决方案天然气、沼气以及工业生产中可燃气体的高效利用对节能减排具有十分重要的意义。准确测量可燃气体成分及热值并自动优化控制燃烧过程是提高燃烧效率和控制排放污染的重要途经。天然气等碳氢燃料的气体成分分析主要依赖气相色谱法，但该方法的响应时间达90s以上，往往不能满足大多数场合的实时控制应用需求。湖北锐意在气体分析传感器平台优势基础上吸收国际先进的产品设计理念和应用经验，并结合国内应用需求，自主研发了以光谱吸收技术原理为主的一系列气体成分及热值在线测量设备，具有精度高、响应快、功能齐全等特点，可满足石油天然气、沼气、污水气体系统、垃圾填埋、玻璃陶瓷、化工、电厂和内燃机等领域应用。（一）激光拉曼光谱气体分析仪激光拉曼光谱法可以使用一个激光光源同时探测除惰性气体之外的所有气体分子，是一种非常有潜力的过程气体成分在线监测技术。但激光拉曼光谱法的特征信号较弱，一定程度上限制了该技术在气体检测领域的广泛应用。2012年四方光电牵头承担 “激光拉曼光谱气体分析仪的研发与应用”国家重大科学仪器设备开发专项，解决了检测信号弱等诸多难题，成功开发了LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪。设备融合10项授权发明专利，通过对仪器的发生装置、收集装置、探测装置等核心硬件进行激光功率增加、气体压力提高、作用光程增长、散射光大范围收集等技术创新，以及采用基于Ar基底自动扣除、基于标定气体干扰自动修正等激光拉曼特有的软件算法，消除环境温度、压力、干扰气体等对被测气体的影响，实现了对低密度过程气体的高精度监测，已广泛应用于天然气、乙烯裂解气、生物质燃气、变压器油溶解气、煤化工等各大领域。在热值监测领域，激光拉曼光谱技术具有突出优势。以往旧式热值仪往往只能监测总碳氢化合物的热值总量且易受水分影响，而湖北锐意激光拉曼光谱气体分析仪可以分别监测显示各组分热值，采用的特征指纹谱技术具有极强的抗干扰能力。在气体监测领域可取代气相色谱（GC）与质谱（MS）：LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪技术参数LRGA-3100激光拉曼光谱气体分析仪技术参数应用案例1、武汉某大型轧钢厂加热炉热值监测项目2、 非洲某大型天然气开采监测项目（二）煤气分析仪（便携型）湖北锐意煤气分析仪可同时监测8种气体浓度并自动计算显示煤气/天然气热值，且多组分同时测量无交叉干扰。据以往用户使用案例的监测结果统计来看，湖北锐意煤气分析仪在热值监测方面平均为用户节省约10%的燃烧热能，此数据反应到庞大的工业产量基数上，为用户企业节省了十分可观的燃料成本。湖北锐意红外气体分析技术包含公司授权专利12项。其中消除交叉气体干扰技术集成非分光红外气体传感器（针对CO、CO2、CH4和CnHm检测）、热导H2传感器以及电化学O2传感器，并通过软件进行修正得到准确的八组分浓度数据并计算热值。基于该技术开发的煤气分析仪能够与昂贵的在线气相色谱仪作用相当，省却了载气等长期耗材，并具备热值分析功能。主要应用于煤化工、钢铁冶金等领域的煤气成分及热值测量、高校科研院所的气体取样分析以及新能源行业的气体成分测量等。Gasboard-3100P煤气分析仪技术参数应用案例1、抚顺某石油化工研究院生物质原料热解实验室检测项目（三）便携红外天然气热值分析仪天然气作为一种新型清洁燃料也是一种混合气体，不同气源生产的天然气组分会有所不同，在天然气用作燃料时，因组分不同导致其热值出现差异。目前无论是工业还是民用，都对天然气具有依赖性。对燃烧过程中气体浓度及热值的连续监测，可精确了解天然气的燃烧效率，对于降低企业生产成本、改善大气环境、实现可持续经济发展等具有积极作用。湖北锐意便携式红外天然气热值分析仪可同时测量多种气体浓度，并自动计算天然气热值，可取代燃烧法热值仪。相较于适用于高校与职业院校教学科研/实验实训、燃气具生产企业、燃气计量检测部门、节能监测部门、环保和配气等行业、天然气公司、液化气厂、液化气站等。Gasboard-3110P便携式红外天然气热值分析仪技术参数

9月28日，中国人民银行宣布为贯彻落实国务院常务会议关于支持经济社会发展薄弱领域设备更新改造的决策部署，设立了2000亿元以上设备更新改造专项再贷款，政策面向教育、实训基地、节能降碳改造升级、新型基础设施等十大领域。四方光电股份有限公司（688665.SH）旗下全资子公司湖北锐意自控系统有限公司（以下简称“湖北锐意”）是一家专业提供气体成分及流量测量方案的高新技术企业，基于四方光电核心气体传感技术平台的优势，开发了系列非分光红外（NDIR）、非分光紫外（NDUV）、紫外差分吸收光谱（UV-DOAS）、激光拉曼（LRD）、超声波（Ultrasonic）、热导（TCD）、光散射探测（LSD）等技术原理的气体成分流量仪器仪表，产品广泛应用于环境监测、冶金、煤化工、生物质能源等各个行业。湖北锐意针对国家政策以及当前研究热点问题，选择碳通量气体检测、发动机排放检测及燃气热值分析三个重点方向，推荐以下行业解决方案。一、碳通量气体检测解决方案实现“碳达峰”“碳中和”是国家做出的重大战略决策。通过监测数据可以预测未来的气候变化趋势和评价生态系统碳循环对全球变化的响应与适应特征，为“双碳”目标的达成提供参考数据，为现代地球系统科学、生态与环境科学关注的重大科学问题提供研究依据。碳通量在线监测网络主要包含土壤温室气体通量测量和大气环境涡度协方差测量系统两种方法。湖北锐意依托气体分析传感器平台优势，分别开发了土壤碳通量分析仪与大气环境涡度协方差测量系统。（一）土壤碳通量分析仪土壤生态系统中的碳元素主要是通过土壤呼吸来实现碳循环，对土壤呼吸过程中CO2释放量的准确监测是评价生态系统中碳汇过程的关键。通量测定法是最为常用的测定方法，即直接测定土壤和大气间的CO2交换量，也是评价土壤生态系统碳循环过程的关键。国家正在积极推动“双碳”政策，碳监测为碳计量提供准确的基础数据。垃圾填埋场、污水处理厂和煤矿等区域的无组织碳排放是碳监测的难点之一。土壤碳通量分析仪利用非分光红外气体分析技术（NDIR）测量CO2浓度、可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）测量CH4、N2O浓度。仪器外形小巧便携，方便获取多个不同点位的数据，完成不同空间与高度限值的测量要求，支持长期、连续、准确的测量。主要应用于土壤碳通量监测、森林碳通量监测、温室气体排放监测、空气质量监测、城市污染气体排放监测、固定污染源排放监测；高校关于环境科学、农业学与林业学相关研究等。（据测量场景不同可选配多款型号气体测量室）土壤碳通量分析仪技术参数（二）大气环境涡度协方差测量系统涡度协方差（又称涡动相关法）技术是测量和计算大气边界层内垂直湍流通量的重要大气测量技术。大气环境涡度协方差测量系统结合多款气体分析仪与超声风速仪，模块化设计，外形小巧，安装灵活。相互无干扰，专为高空监测而设计。通过对微气象中的三维风速与气体浓度进行精确测量，完成对生态系统与大气之前湍流交换的监测，即时收集流动畸变数据。适用于边界层气象研究、生态系统温室气体含量监测、野外大气监测、碳水循环研究、空气通量研究、遥感数据验证等。图左：开路式（CO2/H2O）气体分析仪图中：开路式（CH4）气体分析仪图右：三维超声风速仪大气环境涡度协方差测量系统技术参数二、发动机排放检测解决方案内燃机工业是我国重要基础产业，也是节能减排的重点领域。近年来，我国已经颁布和实施了GB 18352.6-2016（轻型车国六）、GB 17691-2018（重型车国六）和GB 20891-2014的2020年修改单（非道路移动机械国四）等移动源新生产车排放法规以及GB 18285-2018（汽油车）、GB 3847-2018（柴油车）和GB 36886-2018（非道路移动机械）等在用车排放法规。其中引领内燃机行业技术发展的是新生产车排放法规，该法规体系中要求的高精度发动机排放检测设备，主要包括全流稀释排放测试系统和便携式排放测试系统，目前都是主要依赖国外进口产品。由于设备构成十分复杂且涉及多项高精度测量技术，进口设备往往十分昂贵，全流稀释排放测试系统单套价格通常会达到数百万元甚至是千万元以上，便携式排放测试系统单套价格也通常会达到百万元以上。进口设备不仅价格贵，还存在供货周期长、使用成本高等问题，显然不能完全满足我国作为内燃机产销第一大国的实际需求。湖北锐意依托气体成分流量仪器仪表研发平台基础优势，结合近20年发动机排放分析仪研发经验，吸收国际先进应用经验，对关键技术进行攻关突破，战略性加大投入，成功研发了全流稀释排放测试系统、便携式排放测试系统以及非常规气体分析仪等全系列产品，具有技术先进、功能齐全、测量准确、性能稳定、兼容性强和高效服务等特点，可满足科研机构、制造企业和检测机构等国内外用户的各种应用需求。（一）全流稀释排放测试系统基于全流稀释排放测试系统的实验室标准工况排放测试是我国移动源排放法规体系中被广泛采用的标准方法，湖北锐意针对性开发了Gasboard-9802发动机排放全流稀释定容采样系统（CVS）及其配套的Gasboard-9801发动机排放测试系统。Gasboard-9801发动机排放测试系统结合高精度氢火焰离子化检测技术（HFID）、紫外差分吸收光谱技术（UV-DOAS）、非分光红外技术（NDIR）、长寿命电化学传感器技术（ECD）与凝结核粒子计数技术（CPC），同时测量发动机排气中THC、NOx、CO、CO2、O2等气体体积浓度及颗粒物数量浓度，其超低量程同时具备准确性高和响应速度快的特点，完全满足排放法规技术要求以及实际应用需求。Gasboard-9802发动机排放全流稀释定容采样系统（CVS）具有功能齐全、准确性高和自动化程度高等特点，适用于轻型车、重型车和非道路移动机械等各种移动源国家排放法规，可满足各种工况下不同排量和不同燃料类型内燃机的法规排放测试试验需求。目前，湖北锐意的全流稀释排放测试系统设备已经逐步成功应用于科研机构、发动机制造企业、轻型汽车制造企业、摩托车制造企业及相关检测机构等。Gasboard-9801发动机排放测试系统技术参数应用案例1、 武汉某知名高校醇氢发动机排放测试研究项目2、 常州某大型发动机制造企业实验室排放气体检测项目（二）便携式排放测试系统基于便携式排放测试系统的实际工况车载排放测试是一种更能反映移动源真实排放水平的排放测试方法，已经被我国轻型车、重型车和非道路移动机械排放法规引入作为标准方法的重要补充，正在法规检测和市场监督抽查等应用场景中发挥越来越重要的作用。湖北锐意针对性开发了符合法规要求的Gasboard-9805便携式排放测试系统（PEMS）。该系统采用全自主的核心传感器分析技术，可实现排放物CO、CO2、NO、NO2、THC和PN浓度测量，以及排气流量、GPS数据、环境温湿度、大气压力的测量，并具备测试过程引导、自动计算排放总量、导出测试报告等功能。依托自主搭建的排气质量流量标定系统和颗粒物PN分析仪标定系统等关键标定平台，为便携式排放测试系统的溯源标定和质量检验提供了保障。目前，湖北锐意便携式排放测试系统已经成功应用于科研机构、机动车和非道路移动机械制造企业及相关检测机构等。Gasboard-9805便携式排放测试系统技术参数应用案例1、浙江某大型农用机械制造企业车载排放测试项目（三）非常规气体分析仪发动机尾气中NH3和N2O等非常规气体污染物排放已经成为当前国际研究热点和排放法规检测项目。湖北锐意分别采用高温紫外差分吸收光谱技术（UV-DOAS）和可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）成功开发了发动机原排直采NH3分析仪和N2O分析仪，已应用于新能源发动机研发工作。NH3和N2O分析仪技术参数（四）在用车排放检测系统湖北锐意基于双光束红外（NDIR）、微流红外（NDIR）、非分光紫外（UV-DOAS）等核心气体传感技术，自主研发了包括气体传感器平台、尾气分析仪、透射式烟度计、振动式发动机转速表的在用车排放检测整体解决方案。产品具有高精度、稳定性好，抗干扰能力强等特点，满足： GB 18285-2018，GB 3847-2018，GB 7258-2017，GB 7258-2017，GB 20891-2014等国标以及JJF 1375，JJG 688-2017，HJ 1014-2020等技术要求。产品广泛应用于机动车检测机构、汽车制造厂、汽车修理厂、科研机构、环保执法部门等。三、燃气热值分析解决方案天然气、沼气以及工业生产中可燃气体的高效利用对节能减排具有十分重要的意义。准确测量可燃气体成分及热值并自动优化控制燃烧过程是提高燃烧效率和控制排放污染的重要途经。天然气等碳氢燃料的气体成分分析主要依赖气相色谱法，但该方法的响应时间达90s以上，往往不能满足大多数场合的实时控制应用需求。湖北锐意在气体分析传感器平台优势基础上吸收国际先进的产品设计理念和应用经验，并结合国内应用需求，自主研发了以光谱吸收技术原理为主的一系列气体成分及热值在线测量设备，具有精度高、响应快、功能齐全等特点，可满足石油天然气、沼气、污水气体系统、垃圾填埋、玻璃陶瓷、化工、电厂和内燃机等领域应用。（一）激光拉曼光谱气体分析仪激光拉曼光谱法可以使用一个激光光源同时探测除惰性气体之外的所有气体分子，是一种非常有潜力的过程气体成分在线监测技术。但激光拉曼光谱法的特征信号较弱，一定程度上限制了该技术在气体检测领域的广泛应用。2012年四方光电牵头承担 “激光拉曼光谱气体分析仪的研发与应用”国家重大科学仪器设备开发专项，解决了检测信号弱等诸多难题，成功开发了LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪。设备融合10项授权发明专利，通过对仪器的发生装置、收集装置、探测装置等核心硬件进行激光功率增加、气体压力提高、作用光程增长、散射光大范围收集等技术创新，以及采用基于Ar基底自动扣除、基于标定气体干扰自动修正等激光拉曼特有的软件算法，消除环境温度、压力、干扰气体等对被测气体的影响，实现了对低密度过程气体的高精度监测，已广泛应用于天然气、乙烯裂解气、生物质燃气、变压器油溶解气、煤化工等各大领域。在热值监测领域，激光拉曼光谱技术具有突出优势。以往旧式热值仪往往只能监测总碳氢化合物的热值总量且易受水分影响，而湖北锐意激光拉曼光谱气体分析仪可以分别监测显示各组分热值，采用的特征指纹谱技术具有极强的抗干扰能力。在气体监测领域可取代气相色谱（GC）与质谱（MS）：LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪技术参数LRGA-3100激光拉曼光谱气体分析仪技术参数应用案例1、武汉某大型轧钢厂加热炉热值监测项目2、 非洲某大型天然气开采监测项目（二）煤气分析仪（便携型）湖北锐意煤气分析仪可同时监测8种气体浓度并自动计算显示煤气/天然气热值，且多组分同时测量无交叉干扰。据以往用户使用案例的监测结果统计来看，湖北锐意煤气分析仪在热值监测方面平均为用户节省约10%的燃烧热能，此数据反应到庞大的工业产量基数上，为用户企业节省了十分可观的燃料成本。湖北锐意红外气体分析技术包含公司授权专利12项。其中消除交叉气体干扰技术集成非分光红外气体传感器（针对CO、CO2、CH4和CnHm检测）、热导H2传感器以及电化学O2传感器，并通过软件进行修正得到准确的八组分浓度数据并计算热值。基于该技术开发的煤气分析仪能够与昂贵的在线气相色谱仪作用相当，省却了载气等长期耗材，并具备热值分析功能。主要应用于煤化工、钢铁冶金等领域的煤气成分及热值测量、高校科研院所的气体取样分析以及新能源行业的气体成分测量等。Gasboard-3100P煤气分析仪技术参数应用案例1、抚顺某石油化工研究院生物质原料热解实验室检测项目（三）便携红外天然气热值分析仪天然气作为一种新型清洁燃料也是一种混合气体，不同气源生产的天然气组分会有所不同，在天然气用作燃料时，因组分不同导致其热值出现差异。目前无论是工业还是民用，都对天然气具有依赖性。对燃烧过程中气体浓度及热值的连续监测，可精确了解天然气的燃烧效率，对于降低企业生产成本、改善大气环境、实现可持续经济发展等具有积极作用。湖北锐意便携式红外天然气热值分析仪可同时测量多种气体浓度，并自动计算天然气热值，可取代燃烧法热值仪。相较于适用于高校与职业院校教学科研/实验实训、燃气具生产企业、燃气计量检测部门、节能监测部门、环保和配气等行业、天然气公司、液化气厂、液化气站等。Gasboard-3110P便携式红外天然气热值分析仪技术参数

▲氨涡度协方差通量观测系统。新突破 准确量化农业生态系统的NH3排放可帮助理解某区域甚至是全球范围的NH3收支以及落实空气污染的控制和缓解战略。 中国科学院大气物理研究所的科学家及其合作者在《农业和森林气象学（Agricultural and Forest Meteorology）》上发表了一篇研究，称他们开发了一种便携式太阳能开路NH3分析仪(型号:HT8700)。该分析仪专门用于基于涡度协方差(eddy covariance-EC)方法的NH3通量观测，这是测量陆地生态系统和大气之间NH3交换的最直接和有效的方法。该团队不仅在实验室，也通过野外现场实验研究了分析仪测量NH3流量的适用性。原理与前景 基于电化学方法的通量系统需要具有高灵敏度和快速响应的NH3分析仪。该研究的主要作者王凯博士说：“运用通量观测新仪器使我们能够监控不同类型生态系统的NH3通量，包括排放和沉降。” HT8700 NH3分析仪基于最先进的量子级联激光吸收光谱技术。其开放路径设计克服了封闭路径仪器存在的一些问题。该仪器具有良好的响应时间、精度和稳定性，是基于电化学技术的NH3流量测量的理想工具。 来自宁波HealthyPhoton有限公司的合著者王博士说：“现场实验证明了开路设计对于NH3通量观测的重要性，但我们认为未来还有更多改进的机会。现阶段因为光学镜直接暴露在环境中，其数据可用性在很大程度上受到激光信号强度频繁降低的限制。我们正在开发一种镜子自动清洁设计，使该仪器更适合自动化测量、使用寿命更长，尤其是在多尘的野外条件下。”

10月23日，宁波诺丁汉大学跨学科研究与知识交流会顺利举行，多位研究生、博士、教授参与本次交流会。会上分享了一篇《一种用于远程实时温室气体排放数据采集和分析的新型物联网解决方案》的研究报告。研究背景在“碳中和”时代背景下，测量温室气体排放量对于应对气候变化至关重要。目前，三种主要温室气体CO2、CH4和N2O的大规模量化具有挑战性，例如气体分子容易受到风向的影响。而当前常用的温室气体排放测量多以涡动协方差（EC）技术，但该技术存在一定的局限性，例如：数据处理需要离线、数据访问频率有限。解决方案为了解决此类问题，报告提出了“云服务器”的概念，并使用宁波海尔欣光电科技有限公司的HT1800水汽开路分析仪完成了现场实验。设备连接现场部署研究成果使用智能物联网平台的温室气体检测技术，可以有效实现：1. 实时处理流量数据以反映现场状态2. 实时原始数据下载未来，该基于智能物联网平台的气体检测技术将对包括EC通量计算的模型修正、实时测量CH4和N2O通量等问题实现处理和解决。

1. 箱法（Chamber Method） 含义：箱法是一种通过将气体样品收集在密闭或半密闭的空间（称为“箱体”或“室”）中，测量气体浓度随时间的变化来计算气体通量的方法。通常分为静态箱法和动态箱法两种。 静态箱法：箱体固定在地面或其他表面上，封闭一定体积的空气，然后测量气体浓度随时间的变化。动态箱法：通过空气循环系统不断更新箱体内的气体，从而测量气体浓度变化。 优势：简单易用：设备简单，操作容易，适用于各种场地。高灵敏度：能够检测低浓度气体，尤其适合痕量气体的测量。局部测量：适合小范围、高精度的局部通量测量，如土壤、植物或水体的气体交换。 劣势：代表性差：由于测量范围有限，结果可能无法代表大尺度区域的整体通量。扰动效应：箱体可能改变气体交换的自然状态，影响测量结果。间歇性测量：通常为短时间测量，不适合长期连续监测。 应用：土壤呼吸、植被蒸腾、湿地甲烷排放、小水体气体通量等研究。 2. 梯度法（AGM - Automated Gradient Method） 含义：梯度法通过测量不同高度或位置处的气体浓度梯度，结合风速等气象参数，计算气体通量。AGM系统自动化程度高，可以持续、实时地采集气体浓度梯度数据。 优势：连续监测：适合长时间、持续监测气体通量。适用多种环境：适用于平坦地形、大气边界层等多种场景的气体通量测量。自动化操作：数据采集和处理自动化程度高，减少了人为误差。 劣势：数据复杂性：梯度法计算通量涉及气象参数的综合分析，数据处理复杂。环境依赖性强：对风速、稳定性、地形等环境因素敏感，可能影响测量精度。 应用：大气污染扩散研究、温室气体通量监测、边界层气体交换研究。3. 涡度协方差法（EC - Eddy Covariance Method） 含义：涡度协方差法是一种直接测量大气和地表之间气体通量的方法。通过高频测量垂直风速和气体浓度的协方差，计算气体通量。该方法被广泛用于生态系统、气候变化和大气研究中。 优势：原位、无扰动测量：在自然环境中测量气体通量，不干扰生态系统。大尺度应用：适合大尺度生态系统，如森林、湿地、农田等的气体通量监测。长期连续监测：能够进行长时间的连续监测，捕捉季节性或年际变化。 劣势：设备昂贵：仪器设备成本高，维护复杂。数据处理复杂：需要高频数据采集和复杂的数据处理技术。地形限制：在复杂地形或不均匀表面上，测量结果可能不准确。 应用：生态系统碳通量监测、温室气体排放研究、气候变化影响评估。 对比总结箱法适用于局部小范围的精确测量，但存在扰动效应和代表性不足的问题，主要用于土壤和植被等小尺度研究。梯度法适合大气边界层等较大范围的气体通量测量，尤其在自动化和连续监测方面具有优势，但数据处理复杂且依赖于环境条件。涡度协方差法则是研究大尺度生态系统气体交换的标准方法，尽管设备和数据处理成本高，但其无扰动、连续的测量特性使其在长期生态系统研究中不可替代。

12月11-15日，AGU23秋季会议在旧金山顺利召开。会议涵盖了生物学和生命科学的各个领域，包括地球物理学和地质学。宁波海尔欣光电科技有限公司作为国内温室气体监测仪器优秀生产商受邀参加了此次会议，12月14日，由海尔欣公司与战略合作伙伴诺丁汉大学、中科院大气物理研究所联合团队的代表发表了主题报告《A laser-based open-path analyzer with minimal temperature density corrections for eddy covariance CH4 flux measurements》，主要介绍了自主品牌“昕甬智测”的HT8600大气甲烷激光开路分析仪。HT8600大气甲烷激光开路分析仪利用涡动协方差通量测量温室气体排放通量，具有高精度、高灵敏度、高稳定性和低维护成本等优点，专门用于实时监测大气中甲烷的浓度。通过量子级联激光技术和信号处理算法，它能够快速、准确地测量甲烷浓度，为环境监测和空气质量管理提供可靠数据支持。 HT8600受到了参会人员的广泛关注和认可，此次会议也为海尔欣光电科技有限公司提供了一个展示自身实力和产品的平台，进一步提升了公司在国际上的影响力。展望未来，海尔欣光电科技有限公司将继续坚守其使命——光谱技术助力零碳地球，致力于温室气体仪器的研发和创新。同时，公司也将积极参与国际交流与合作，推动相关领域的发展和进步，为保护地球生态环境贡献自己的一份力量。

荷兰应用科学院（TNO, the Netherlands Organisation for Applied Scientific Research）和荷兰国家公共卫生与环境研究所（RIVM, National Institute for Public Health and the Environment）的联合研究团队发表了一篇题为“ Field comparison of two novel open-path instruments that measure dry deposition and emission of ammonia using flux-gradient and eddy covariance methods ”的研究论文，现已发表于《Atmospheric Measurement Techniques》。实验背景人类通过农业、工业和燃烧过程改变了全球氮循环，导致地球系统中反应性氮(Nr)水平提高。氨气(NH3)的干沉降是氮沉降的重要组成部分，特别是在荷兰，占总氮沉降的三分之一以上。因此，准确量化NH3的生物圈-大气交换对于研究区域和全球范围内的NH3预算、监测趋势、评估减排效果和改进空气质量和沉降模型至关重要。然而，直接长时间连续测量NH3交换的数据相对较少。论文摘要在荷兰Cabauw的Ruisdael站进行的一项为期5周的实验，比较了两种新型开放光路测量设备。实验中使用了Healthy Photon HT8700E大气氨激光开路分析仪和另外一种基于空气动力学梯度技术的激光开路分析仪。两种仪器分别采用了不同的测量原理和技术，前者采用涡度协方差法(EC)，后者采用空气动力学梯度法(AGM)。尽管两者的测量原理不同，但在无障碍均匀地形条件下，两者的测量结果高度相似，相关系数达0.87，累计通量差异约为10%。仪器部署这项研究比较了基于涡动相关技术的HT8700E大气氨激光开路分析仪和另外一种基于空气动力学梯度技术的激光开路分析仪在测量氨气（NH3）干沉积和排放方面的性能。实验地点：荷兰Cabauw研究站的草地上时间段：2021年8月24日至10月11日，为期7周设置：HT8700E安装在一个钢制支架上，光路中心距地面2.80米。另外一种激光开路分析仪放置在一个小容器中，两个22.1米的光路分别位于0.76米和2.29米高处。还配备了超声风速计和其他辅助仪器以测量三维风速和气体浓度。实验结果通量测量：两种仪器在测量氨气通量方面的结果非常相似（相关系数r = 0.87）。累计通量差异约为10%，前提是上风方向的地形均匀且无障碍物。HT8700与另外一种激光开路分析仪所测量的氨通量变化显示高度的一致性运行时间：HT8700E在下雨期间和下雨后不久数据有效性较低，并且其早期产品使用的光学镜面涂层可能会退化，导致约21%的数据缺失，针对此问题海尔欣昕甬智测升级了光学镜面，采用了一种全新的镜面涂层技术，增强耐腐蚀性，有效解决了数据缺失问题，并已经交付客户使用。另外一种激光开路分析仪一旦运行，其正常运行时间可达100%，但需要定期重新校准（7周运行时间的35%）。Healthy Photon HT8700E基于涡动相关技术，提供最直接的表面-大气气体交换测量，采用量子级联激光器（QCL）技术，避免了封闭路径系统中使用进样管导致的信号损失。对电力需求低，安装更便捷，可用于偏远地区的监测。虽然HT8700E在恶劣天气条件下的独立运行时间有限，但在适当的情况下，该系统仍然可以提供良好的结果，为未来的升级迭代版本打开了良好的前景，目前HT8700E经过产品升级，增加自动清洗、降雨传感、镜片加热模块，能够更好的应对野外环境气候，以保证实地的长期观测，使仪器分析结果更精准、更可靠。Refer：Swart D.et al., Field comparison of two novel open-path instruments that measure dry deposition and emission of ammonia using flux-gradient and eddy covariance methods. Atmospheric Measurement Techniques, 16(2), 529-546, 2023.

项目背景：欧洲综合碳观测系统（ICOS）新站点：38米高的塔楼，6米高的集装箱（图1）。来自荷兰的多位研究人员已经安装了各种传感器来测量气象和空气质量组分。Photo 1: The new tower, 38m tall, rising up far above the 22m trees.最大的挑战之一是获得ICOS生态系统站点（第2类）的认证。为此需要安装一些组件，并自动将数据传输到ICOS碳门户网站。其中包括埃迪协方差测量（u、v、w、T、CO2、H2O在塔顶上，以测量动量通量、感热通量和潜热通量以及净CO2通量，见图2）Photo 2: The eddy covariance system for fluxes of momentum, sensible and latent heat and CO2 and VOC fluxes.宁波海尔欣光电科技有限公司为此项目提供了HT8700大气氨激光开路分析仪，用以测量高塔附近的森林冠层氨排放和沉降通量。（图3）由于HT8700的开放光路低功耗设计，使之成为世界上为数不多的具备森林冠层氨通量测量能力的仪器，也是少有的入选欧洲集成碳观测网络的中国设备。关于ICOS欧洲综合碳观测系统（Integrated Carbon Observation System, ICOS）是一个用于量化和掌握欧洲温室气体（GHG）平衡的泛欧科研基础设施，旨在汇集和评估不同的测量方法、收集高质量的观测数据并促进数据利用，如模拟GHG通量或支持排放数据验证等，将帮助城市开发用以执行气候行动计划。通过对欧洲碳汇的区域和逐年变化的分析，凸显了进一步减少碳排放以实现碳中和目标的必要性。

上周7/15，宁波海尔欣光电科技有限公司应邀参与“2022年生态系统变化和固碳观测技术与方法精品培训班”。本次培训由中国生态系统研究网络（CERN）与中国科学院地理科学与资源研究所主办，旨在为野外监测人员和数据管理人员提供一个关于生态系统变化和固碳观测技术的培训，以期全面性提高技术水平、监测能力、研究能力和服务能力。 针对《生态监测技术、方法和仪器案例》此一主题，我司应用工程师张卫玲介绍了昕甬智测品牌的高精度痕量气体分析仪。其中包含了HT8700开路式大气氨分析仪在国内中科院大气所、中国农大的应用案例，并首次公开介绍了在荷兰的客户案例——该项目采用基于紫外差分光谱法仪器的梯度通量技术和基于红外激光HT8700仪器的涡动通量技术，在荷兰的畜牧区进行长时间的技术对比，并由此两种大相径庭的技术获得了高度一致的实验结果。 面对蒸散发通量测量及EC通量中高频水汽浓度的需求，该报告同时介绍了HT1800开路式水汽分析仪。通过野外对比测试，HT1800开路式水汽分析仪展现出与进口水汽分析仪匹配的性能，并获邀参与今年EGU（欧洲地球科学联合会）年会报告。因应国家“碳中和”、“碳达峰”的目标，昕甬智测也推出了其他专为涡动通量观测打造的各类开路式温室气体分析仪，可测量的组分包含H2O、CO2、CH4、N2O、NH3。我们期待与用户一起进行仪器功能的开发拓展、系统集成，希望在这样的一个开放共享的政策下，仪器与客户共同成长，让国产仪器得到世界的认同，也为全球碳中和目标唱响中国的号角。

Dynamics of ammonia volatilisation measured by eddy covariance during slurry spreading in north ItalyRossana Monica Ferraraa, Marco Carozzib,*, Paul Di Tommasic, David D. Nelsond, Gerardo Fratinie, Teresa Bertolinif, Vincenzo Magliuloc, Marco Acutisg, Gianfranco Ranaaa Consiglio per la ricerca in agricoltura e l’analisi dell’economia agraria—CREA, Research Unit for Cropping Systems in Dry Environments, via C. Ulpiani 5, 70125 Bari, Italy b INRA, INRA-AgroParisTech, UMR 1402 ECOSYS, Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes, 78850 Thiverval-Grignon, Francec National Research Council of Italy, Institute for Mediterranean Agriculture and Forest Systems (CNR-ISAFoM), 80056 Ercolano, Italy d Aerodyne Research Inc., Billerica, MA 01821, United States e LI-COR Biosciences GmbH, Siemens Str. 25a, 61352 Bad Homburg, Germany f Euro-Mediterranean Center on Climate Change (CMCC), Via Augusto Imperatore 16, 73100 Lecce, Italy g University of Milan, Department of Agricultural and Environmental Sciences, via G. Celoria 2, 20133Milan, Italy摘要2009和2011年春在意大利北部农田两次测量污泥施肥后氨气排放扩散试验，从施肥、耕地作业至排放现象结束用窝动相关法EC测量氨气通量变化。涡动相关法系统配备Aerodyne氨气快速测量仪能持续监测施肥后氨气挥发情况，分别在24h和30h后耕地作业监测到氨气挥发量突然降低。其中两次试验最大氨气排放为138.3和243.5ugm-2s-1，施肥7天后NH4-N总损失为19.4%和28.5%。试验发现涡动相关法和反向拉格朗日随机模型在动态排放量化结果一致，同时由于排放扩散和气象条件关系因素造成两次试验氨损失不同。结果表明为了提高施肥后氮效率耕地作业最好接近24h内进行，气候条件限制氨气排放（如多云、低温）。概述氨气在气候化学和许多与之相关排放和沉降环境问题扮演重要角色。在欧盟27个成员国中90%氨气来源农业肥料的储存和扩散，畜牧业和合成肥料使用。评估施肥作业中氨气损失与田野和农场氮平衡关系提高农业氮效率合适技术。试验地点试验地点时间为2009（SI-09）3.9ha和2011（SI-11）4.3位于意大利北部Po Valley，两块试验田相邻且农业管理相近。SI-09试验时间为2009.3.26-4.3污泥施肥为87m3/ha,8：00am开始，24h后耕地作业深25cm,持续时间分别为7和1.5h,氨态氮总量为95kg/ha NH4-N。SI-11试验时间为2011.4.6-4.13污泥施肥为75m3/ha,8：30am开始，30h后耕地作业深25cm,持续时间分别为5和2h,氨态氮总量为109kg/ha NH4-N。测量方法01两种氨气浓度测量方法ALPHA被动式扩散采样器位于逆风向距离试验田2.3km测量氨气环境背景值，柠檬酸滤纸捕获氨气比色法测量，。Aerodyne QC-TILDAS氨气快速分析仪监测分子在967cm-1处对辐射的吸收测量每摩尔湿空气摩尔氨气，为了保证数据可靠性每6h用标准化氨气罐进行自动校正。02涡动相关法(EC)测量氨气通量把垂直方向的瞬时风速和氨气浓度的协方差定义为氨气垂直方向通量，采样间隔为30分钟，并考虑到空气密度改变WPL对其结果的影响，WPL作用通常取决于气体背景浓度和通量的等级。EC系统放置在试验田中间，离边界SI-09为78m和SI-11为93m，配备Gill-R2 Sonic Anemometer三维声波风速仪和Aerodyne QC-TILDAS氨气浓度测量仪， 模拟信号从QC-TILDAS传导至Sonic Anemometer，通过EddySoft 软件同时将模拟信号和风速数据进行整合，使用EddyPro软件线下计算每半小时氨气通量。在湍流通量计算失效后系统对试验数据自动进行筛选，同时由于EC系统光谱衰减不可避免性使用频率响应修正系数法对通量损失进行校准。03分散模型反向拉格朗日随机模型（bLS）推测氨气的扩散，使用三维声波风速仪的湍流参数u*,L和Aerodyne QC-TILDAS测量的氨气浓度，ALPHA背景浓度值结合GPS记录排放源区进行建模。数据分析01气象数据对SI-09和SI-11气象数据和微气候数据进行整理（雨量、温度、湿度、风速、太阳辐射、摩擦速度u*和稳定参数z/L）对比，总体SI-09比SI-11气候条件更稳定不利于氨气扩散。02通量源区SI-09试验中白天和晚上89和87%通量来源于试验田中，在SI-11试验中白天和晚上96和94%通量来源于试验田中。SI-09白天(40m比61m)和晚上(76m比164m)的通量源区最大峰值都小于SI-11，主要归结于SI-11更高的大气稳定性。03氨气浓度和氨气通量氨气浓度分析：如图Fig.6由ALPHA被动式采样器和Aerodyne QC-TILDAS测量氨气浓度对比结果看出两种测量结果趋势相似，证实了采集数据的有效性，SI-09和SI-11的RMSE为114.3和102.5ugNH3m-3，R2为0.89和0.9，斜率为1.21和0.95，CRM为-0.04和-0.06。在SI-09中ALPHA和QC-TILDAS浓度有明显差别，周围环境条件是实质因素如高湿度97.7%、低温11.7℃和低风速0.88m/s。氨气通量分析：如图Fig7a-d显示两次试验氨气浓度值和通量表以及空气土表温度湿度总辐射和降雨量。两次试验氨气通量巨大差异主要由于天气条件，特别是SI-11空气温度比SI-09高有利于挥发，同时SI-09降雨和空气温度降低减少了氨气挥发；虽然两次试验耕地作业时间不同，但从标准化氨气累计损失看时间动态非常相似，天气条件是影响氨气浓度和通量主要因素。下图Fig.9显示EC系统和bLS对两次试验通量对比，bLS对于SI-09通量数值稍有高估，对于SI-11有些低估。但显出两种试验方法在两次试验的一致性。结论Aerodyne QC-TILDAS气体监测仪在测量粘性气体NH3优势原理：Aerodyne痕量温室气体&同位素气体监测仪使用可调谐红外激光直接吸收光谱(TILDAS)，在中红红外波长段，来探测分子最显著的指纹跃迁频率。直接吸收光谱法，可以实现痕量气体浓度的快速测量（1s）；采用像散型多光程吸收池技术实现激光可控通道数大于200个,有效测量光程可达76m甚至更长，有效的提高氨气分子的测量精度。NH3、HONO等粘性分子测量优势：粘性气体NH3化学性质活跃，粘性非常大，易于附着在器壁或固体颗粒上，且其易于在气相和颗粒相之间相互转化，这些特性造成了其测量的困难性。★测量精度为ppt级 1S 100SNH3 50ppt 10pptHONO 210 ppt 75 ppt★活性钝化系统（Aerodyne Active Passivation system），提高粘性分子的响应时间，且对高频10HZ测量有着很小的损失量（如图）采用活性钝化系统后，NH3测量的时间常数和高频通量变化（时间常数更快，高频通量损失修正更少）★惰性颗粒分离装置（Aerodyne Inertial Inlet），有效减小颗粒对粘性分子的影响，保证进样口及内部镜片的整洁★特殊渗透管路（permeation tube），减小管路壁的黏着，并有效减小管路中的水凝结及压力★针对全自动动态箱测量，采用特殊telflon材料，具备critical orifice装置，多通路同时进气，并采取气压式控制方式，降低能耗。★采用全新中红外光谱范围，可以测量更多分子，并保证精度，如NH3、O3和CO2；HONO、N2O可在一个激光下测得，如果采用双激光，可测量更多的气体分子。★与普通气体分子具备一致的快速响应时间（10HZ）★适配于涡度协方差测量和全自动箱自动测量，并可通过独特采样系统实现自由切换。活性钝化系统 Aerodyne 双激光直接吸收法分析仪在N2O、NH3、HONO、COS等痕量温室气体及含N同位素气体δ15Nα /δ15Nβ /δ18O；含C同位素气体δ13C/δ18O、H16OH/H18OH/H16O；12C17O16O/13C18O16O 及δ13C/δD/CH4 的应用文献和观测方案，请来电垂询。

NASA碳监测系统BlueFlux行动——Picarro助力红树林蓝碳通量的多尺度观测江苏海兰达尔 2023-06-09 12:24 发表于江苏原文链接：https://doi.org/10.1101/2022.09.27.50975301蓝碳和红树林蓝碳是气候缓解战略的关键组成部分，该战略旨在通过沿海和开放海洋碳封存以降低大气二氧化碳浓度。在全球范围内，蓝碳有助于《巴黎协定》目标的达成，将全球平均气温上升幅度控制在远低于2℃以内，并实现温室气体净零排放。从蓝碳的角度来看，红树林生态系统非常有意义，因为它们是地球上最具生产力的生态系统之一，净初级生产力（NPP）在1000~2000gCm-2yr-1。虽然它们只占地球陆地面积的一小部分，但为全球NPP贡献了约210TgCyr-1。这些碳中的大部分储存在生物中或封存在土壤沉积物中，根据最近的激光雷达和雷达测量估计，红树林的总碳储量约为5.03PgC。这些碳储量只集中在几个关键的生物地理区域，例如，有10个国家占总碳储量的70%以上，这就意味着在国家范围内，红树林碳管理可以在国家层面制定的缓解气候变化策略上发挥重要作用。02BlueFlux行动2020年，美国航空航天局碳监测系统（NASA CMS）为建立BlueFlux行动提供了支持，目的是开发原型CO2和CH4产品以了解红树林的修复和保护情况。BlueFlux野外观测行动旨在提供横跨佛罗里达南部和加勒比地区的CO2和CH4通量的综合测量，重点是红树林系统，它们的季节性动态，以及邻近的生态系统，比如广阔的锯草沼泽以及其中的树木“岛屿”。这些通量测量覆盖了从“健康”的红树林到近期受到干扰和濒死的红树林“鬼森林”，来帮助了解在损失和恢复过程中碳通量的任何方向性变化。BlueFlux将有助于量化蓝碳如何减缓气候变化，并帮助减少红树林碳循环时空成分的不确定性。BlueFlux行动的目标示意图现场地面和飞机测量的目标区域在美国境内，在佛罗里达南部的核心地区，对碳储量和通量进行测量，以了解物种、干扰、水文和气候梯度如何解释通量变化。该行动计划在2022~2024年间进行6次现场观测，测量手段包括：1）对生态系统结构、物种以及腔室通量的地面测量，2）高塔通量测量，3）飞机测量，4）卫星遥感。墨西哥湾研究区域03地面测量：土壤和植被通量的腔室测量2022年3月，BlueFlux的第一次现场行动在大沼泽地国家公园进行，分别对两个高度退化和两个完整/再生的森林场地的树木，根系和土壤CO2和CH4通量进行了测量。根据植物的形态以及土壤沉积物成分的不同使用了不同的气室，CO2和CH4浓度的测量使用Picarro G4301 GasScouter 移动气体分析仪，测量频率为1Hz。静态气室法测量生态系统成分通量的示意图以及相应气室设计的照片04地面测量：水化学为了捕捉佛罗里达大沼泽地红树林水域的水-空气温室气体交换及其变化，于2022年3月进行了一项为期3天的空间调查，方法为驾驶一艘游艇从库特湾出发，沿乔河到鲨鱼河再到塔彭湾，然后返回，同时测量pH值，水温，盐度，CO2、CH4和N2O浓度以及CO2和CH4稳定同位素。地表水样从约0.5米深处连续泵送到由“淋浴头”平衡器组成的船载装置，该平衡器通过闭合空气回路连接到两台气体分析仪，Picarro G2201-i和Picarro G2308。使用校准的多参数探测器每分钟测量一次地表水电导率（EC）、溶解氧（DO）、温度、pH和有色可溶性有机物（CDOM）。同时定期收集过滤的无菌离散样品，并在耶鲁大学实验室内用于分光光度计pH、溶解无机碳（DIC）和总碱度（Talk）的测量。05机载涡流协方差通量测量：CARAFE机载涡流协方差（AEC）是一种公认的用于量化痕量气体和能量的地表-大气交换的技术。当与小波变换相结合时，AEC可以表征模型相关尺度（1-100km）下通量的空间梯度，是对地面观测数据很好的一种补充。Blueflux AEC观测采用了动态航空公司驾驶的配备气象和微量气体传感器的Beechcraft King Air A90飞机，并进行了CArbon大气通量实验（CARAFE）。由Aventech公司的AIMMS-20测量系统提供10 Hz的3D风速、空气温度、飞机位置和飞机方位（俯仰/翻转/偏航）观测。该系统包括一个用于气象测量的探测器（安装在左翼下方），该探测器与高分辨率差分GPS和惯性导航系统相结合。环境空气通过安装在右翼下方的进气口进行采样，并通过（机翼中的）聚四氟乙烯管传输到机舱中的两台气体分析仪。其中Picarro G2401-m机载专用气体浓度分析仪提供0.5Hz的CO2、CH4、H2O和CO测量值，而Picarro G2311-f双模式高精度气体分析仪提供10Hz的CO2和CH4测量值。G2401-m包含用于机载操作的专用压力控制系统，因此可对气体摩尔分数进行精准测量，而G2311-f可提供AEC所需的快速时间响应。CO2和CH4的干空气摩尔分数在实验室中使用NOAA WMO的压缩标准气体进行两点校准。下图为2022年4月进行的航测飞行轨迹，这些飞行测量重点关注佛罗里达南部和东部的沿海红树林植被，同时也包括一些内陆森林和湿地。每次飞行时间在2.5~4.5小时，典型的海拔高度为地平面以上100m，偶尔会进入到混合层（200-800m）,以确定垂直通量散度和修正。在100米的高度，预计通量足迹大约为5000米宽，对于5~10m s-1的典型表面风速，50%的通量在1000米内，90%在5000米内。CO2的通量范围在0~-40μmol m-2 s-1，CH4的通量范围在0~200μmol m-2 s-1。总的来说，在4月的野外航测中，锯草的甲烷通量似乎更高，红树林的二氧化碳吸收量更大，接下来的飞行测量将继续探索季节和年际变化。BlueFlux AEC航测的飞行路线06预期结果目前“蓝碳”评估的不足之一是，人们考虑了碳存储量，但往往忽略了非二氧化碳温室气体的排放，这可能会极大地影响（积极或消极）这些生态系统的总体净辐射强迫效应。红树林是潮间带生态系统，虽然这些生态系统是净自养的，但小海湾和沉积物通常是大气中CO2和CH4的来源，也可以作为N2O的源或汇。沿着潮汐高度梯度（从小海湾到森林盆地），红树林覆盖率、物种多样性和沉积物结构会发生显著变化，导致温室气体通量的空间变异性很大。红树林温室气体通量的站点间变化会进一步受到各种其他因素的驱动，包括区域气候、水文、地貌、物理化学、生物，生物地球化学和人为因素等。BlueFlux行动旨在收集红树林结构和温室气体通量多尺度测量的详细信息，利用激光雷达或雷达等手段，掌握森林结构和地形信息，捕捉土壤、水文和扰动梯度。网格化碳通量产品将为评估过去二十年温室气体通量的趋势及其空间模式提供基础，以应对不断变化的气候以及极端气候的出现。编辑人：陆文涛审核人：史恒霖

1.引言 在研究晶体振荡器和原子钟的稳定性时，人们发现这些系统的相位噪声中不仅有白噪声，而且有闪烁噪声。使用传统的统计工具（例如标准差）分析这类噪声时统计结果是无法收敛的。为了解决这个问题，David Allan于1966年提出了Allan方差分析，该方法不仅可以准确识别噪声类型，还能精确确定噪声的特性参数，其最大优点在于对各类噪声的幂律谱项都是收敛的。该方法最初被用于分析晶振或原子钟的相位和频率不稳定性，比如，晶振的中心频率均采用Allan方差来表征时域内的稳定度。由于高端陀螺，气体传感等各类物理量测仪器本身也具有晶振的特征，因此该方法随后被广泛应用于各种物理传感器的随机误差辨识中。Allan方差允许你查看一段时间内信号中的噪声。通常，Allan方差的值显示在对数——对数图上。你之前可能已经看过这些图，并且可能有以下问题： • Allan方差图是如何制作的？ • 这些图如何帮助我在产品之间进行选择？ • 这些图在我使用产品时有什么作用？ 这些是本文即将涵盖的主题。 Allan方差是量化噪声的一种常用方法，尤其适合于鉴别测量数据中不同类型的噪声。分析实际测量获取的“信号”，并将数据中的噪声和系统漂移分开，这是一个复杂且通常由开发者自定义的过程。Allan方差图给出了在给定理想条件下，经过噪声校正的系统可以达到什么样的表现，是衡量系统稳定性的指标。下文中，我们首先将从整体上介绍传感器噪声的基础知识。有了噪声知识，我们将讨论Allan方差图的含义，帮助你在购买产品中使用这些数据进行决策以及在使用产品时校正传感器的噪声。 2.信号，噪声和数据 让我们以一个例子开始：有一个传感器——可以是加速度计，温度传感器或光传感器等——每秒可以进行多次测量，测量频率即为采样率。测量获取的数据流是我们的“信号”。信号中的每个数据点都是在实际环境中的测量值，噪声，干扰，漂移，偏置等的组合。如果我们仅通过观察信号中的一个数据点，而不知道其他点或者对传感器其他信息有任何了解，我们绝对无法知道这个信号的哪一部分是噪声，哪一部分是实际信号。2.1.噪声 噪声具有一个普遍的特征：在足够长的时间内，噪声的平均趋近于零。 这只是一个纯粹的定义，但将对我们的分析很有帮助。如果这个定义不正确，则信号中不趋近于零的部分就不是“噪声”，而是其他的东西。可能是某种干扰，可能是传感器的偏移量，甚至，可能就是你要测量的数据！信号中不是噪声又不是实际数据的部分通常称为“错误”。在现实世界中的数据流（即信号）中，所有这些因素和其他因素共同构成了传感器输出的值。以加速度计为示例：如果一个加速度计的噪声水平为10mg（注意这里g是重力加速度）。假设我们从加速度计上读取了“ 1.052g”，得到了一个数据点。让我们进一步假设（并且非常不正确），数据组成部分是： • 真实数据 • 噪声 即使这样，我们也无法使用单个数据点来很好地校正噪声。首先，噪声水平通常是“最大”噪声。这意味着噪声将偏离实际数据值约0.01g，但其幅度也可能更小。即使我们假设噪声始终为0.01g，该特定数据点上的噪声是叠加还是降低？换句话说，我们的测量值实际上是1.062还是1.042？没有办法知道。 为此我们需要更多的数据。让我们继续看下一个数据点，假设是1.059，下下一个是1.061，然后是1.057。我们似乎正在接近答案，这也印证了为什么平均噪声为零的定义实际上符合你的直觉。你现在可能会说：只要获得足够的数据并将其平均，并且如果加速度计没有移动，那么该平均值将非常非常接近正确的答案。这就是我们可以使用的噪声方法：随时间平均，最终根据噪声的本质将噪声平均为零，真正的信号就会“水落石出”。请留意“平均时间”的概念，后面我们会用得到。2.2测量噪声 那么，我们如何获得非常非常准确的测量结果呢？我们需要获得很多的数据点。这些数据点仅用于一次平均。就加速度计而言，它不应该移动。为此我们将加速度计固定在稳定的桌子上，然后开始记录它输出的数据。这种设置可以使我们从地球引力场中获得几乎恒定的加速度（可以想像一些等效的设置，如温度传感器周边的温度恒定，光传感器的光通量恒定，尽管重力相对容易保持恒定）。经过很多这样的假设——我们获得大约是250万个数据——如果绘制一个没有沿着重力方向的轴（例如通常是X或Y），则数据可能如下所示： 如果将所有这些值取平均值，我们将得到沿蓝线的值。它非常接近零，为-0.008。这里可能涉及到准确性的问题（我们将在今后的文章中介绍有关准确性Accuracy和分辨率Resolution的定义和应用）。但是由于该传感器已经过校准，因此上述偏差的原因更可能是由于加速度计相对于地球重力矢量略有倾斜引起的，这会导致加速度在X或Y方向上存在一定的分量。 该传感器的噪声水平为10 mg，实际上你可以看到几乎所有的偏差都包含在蓝色平均线两侧的0.01g以内。 但是，你可能会想：这种分析仅在我们不想测量任何变化的数据时才会有效。因为你买加速度计可不只是为了测重力，你实际上希望它能够移动——在真实应用环境中测量加速度随时间的变化。为此，我们需要表征噪声随时间变化的情况，因此需要找出能够校正噪声之前，要采集数据的时间长度。3.Allan方差 表征任何传感器性能的一种方法是测量该传感器随时间变化的程度。诀窍就是——你可以测量出方差变化的程度。下面我们仍然用上面的数据举例子，有了这些数据，我们可以找到测量噪声实际效果的方法，以及噪声随测量时间长短的变化特点。 对于许多传感器而言，存在一段理想的时间长度，在该时间长度上取平均值（或其他统计参数）可以获得噪声的最小值（至少对于某些类型的噪声）。以上面的250万个点为例，我们可以问一个问题：要以较高的信噪比达到-0.008的期望值，我们需要至少平均多少个点？这是一个很好的问题，但不幸的是，对于所获 取的数据集，直到获得很多数据点之后，我们才知道-0.008这个“答案”。 所以我们使用另一种测量噪声的方法，即方差。简而言之，这个量表征数据集离散的程度。一组数字（1、2、10）的方差小于一组（1、2、100）。要了解为何方差对我们有帮助，请想象将250万个数据点分成两半。平均前一半数据，你会得到什么值？大概是-0.008。现在平均后一半数据。又得到什么值？同样的，可能为-0.008。因此，上半部平均值（-0.008）和下半部平均值（-0.008）之间的差异实际上为零。现在，我们将每个单独的数据点视为一个“组”，而不是由125万个点组成的两组。也就是说，我们现在有250万个“组”。在这种情况下，我们做同样的事情——“平均”每个组（在这种情况下，每“组”只有一个数据），然后检查所有组平均值之间的方差。当将每个单独的点视为一个“组”时，组平均值的方差就等于传感器在以每个点的平均时间为间隔时的噪声。以上述传感器为例，两侧的平均值大约为0.01g（总计0.02g）。 因此，在这两种极端之间（125万个点组和单点组），存在“信噪比最强点或最高灵敏度点”。这个平衡点是我们需要收集的最少的“组”点数，可以最大程度地减少组平均值的方差（即，使每个组真正非常接近-0.008），但又不会太小，以至于组平均值像每个数据点为一组那样剧烈地波动。寻找Allan方差最小值，就是找到这个平衡点。 为此，我们不仅要有一个或125万个小组，而且要尝试所有组的规模。因此，我们可以遍历整个数据集，并将其分成由2个数据点构成的组，然后分别平均。然后以3，4，5 .... 10 .... 100 .... 1000等个数据点为组，分别进行平均。最后我们找到所有大小相等的数据组之间的方差。随着数据组变得越来越长，不同数据组之间的平均值会越来越接近，因为每个数据组的平均值会越来越接近“真实”的平均值。3.1.计算 幸运的是，网上已经有很多程序可以让我们做Allan方差计算。其文档和资源可在线获得。我们利用这些程序可得到如下图： 该图显示了我们期望的结果（即，确实存在一个非常明显的点，对足够大的一组数据求平均会使噪声水平比数据数量较少的组小）。但是，这个图并不是非常有用，有两个原因：• 这种变化过于剧烈，以至于很难说出理想的组数是多少 • 方差的单位是传感器值的平方，而“加速度平方”不是一个很直观的单位 还有一个奇怪的事实是，方差在下降之后会再次上升，我们稍后再来讨论这点。3.2.对数——对数图 不过，我们可以通过将数据放在对数——对数图上来解决第一个问题。下降之所以如此急剧，是因为方差在较短的横轴区间内下降了几个数量级。因此，对数——对数图将给较小的数字更大的权重，并加重变化。我们可以使用Origin或者Matlab将上述数据重新作图，将横轴和纵轴都更改成对数坐标，从而得到如下图： 现在，数量级的大幅度下降显示为一条优美的倾斜线，其最小值在100秒附近清晰可见（在对数——对数图上介于10到1000之间）。以每秒50个数据点的速度进行采样，这意味着当数组的数据个数为50 x 100 = 5,000个时，所获得的方差降至最小。 在第一个线性图中方差的平方增加对应对数——对数图中的显著转折。即使在线性图上，也可以清楚看到与初始的噪声降低相比，噪声也只是略有上升的趋势。

9月23-25日，“第十四届中国生态学大会”在成都市隆重召开。作为生态环境领域的一流科研仪器供应商和科研共同体的重要组成部分，北京力高泰科技有限公司（即基因有限公司农业环境科学部）受邀参加了本次盛会。本次大会由中国生态学学会主办，中国科学院成都生物研究所承办，会议主题为“创新生态科学，建设美丽中国”。会议邀请到近2000余名生态环境领域的专家学者，通过特邀报告、专题报告、墙报、全国生态学研究生论坛等形式，探讨了森林生态系统对全球变化的响应与适应、生态系统碳氮水通量的联网观测与集成研究、生态遥感与应用等26个热点话题。第十四届中国生态学大会是中国生态学研究领域的一次盛会，我公司高度重视此次会议，组成了由公司总经理张政先生亲自带队参会、参展的代表团亲赴成都。为了让与会人员对生态系统监测设备有更加直观的了解，我公司特地从北京带来了LI-6400XT光合作用分析系统、GHG-涡度协方差分析系统、LI-8100A土壤碳通量测量系统提供与会人员现场试用，并向这些专家学者介绍了光合作用、涡度协方差和土壤碳通量测量的关键技术问题。陆地生态系统CO2和水热通量的长期观测研究一直是国际上关注的热点问题。截止目前，利用微气象学原理的涡度协方差技术是唯一能直接测定生物圈与大气间物质与能量通量的标准方法，成为国际通量观测网络的主要技术。陆地生态系统温室气体通量和能量交换研究是全球变化研究的一个重要手段，涡度协方差技术利用微气象学原理直接测定生物圈与大气圈的物质和能量交换，已成为国际通量观测的标准方法和主要技术。美国LI-COR公司的GHG涡度协方差分析系统已成为涡度协方差技术研究工具的代表，其SMARTFlux实时在线通量计算模块具有数据采集、自动修正、自动计算通量、无线下载数据并实时远程管理及使用通量最终结果等功能，真正实现足不出户即可全程监控各站点涡度协方差设备工作状态。而其独有的FLUXSuite软件则可实现多台站数据管理，根据不同用户设置分级权限，合理安全地管理通量网络数据。LI-6400XT 光合作用测量系统是光合作用研究的经典产品，在文献发表质量和数量、用户认可度和仪器可靠度、测量准确度和精度等多个方面出类拔萃，是光合作用研究的首选工具。LI-6400XT的四通道红外CO2/H2O分析器位于叶室头部，消除了使用长管将叶室气体引入分析器时产生的测量时滞和误差，是目前市场上精度最高、响应最快的光合作用测量系统。除温室气体测量之外，我公司还向与会人员介绍了植物叶面积指数监测、植物茎流监测、土壤水分特性监测、气象因子监测等多个领域的最新技术方法。LI-2200C冠层分析仪、Dynamax包裹式/插针式植物茎流计、Decagon 土壤水分监测系统、Dynamax科研级气象站等多款仪器获得了与会人员的好评。参加学术会议是了解市场需求的必要手段，我公司也热忱欢迎专家学者提出需求，我们将针对性地提供技术方案和实现方法，竭诚为中国最广大的科研工作者服务。

2015年11月6-9日，第二届全球变化与生物入侵国际学术研讨会暨第三届进化生物学论坛在浙江省台州市临海华侨大酒店召开。北京力高泰科技有限公司(即基因有限公司农业环境科学部)应邀参加了此次会议，并展示了用于全球变化通量监测的GHG涡度协方差分析系统，以及用于土壤碳通量测量的LI-8100A土壤碳通量自动测量系统等多款仪器。本次会议由中国生态学会入侵生态学专业委员会和种群生态学专业委员会主办，探讨了“全球变化趋势和诱因”、“个体、种群、群落和生态系统对全球变化的响应与适应机制”、“外来植物入侵机理、危害、防治和风险评估”、“全球变化与生物入侵相互作用格局、机制和后果”等多个议题，来自多个国家和地区的近200位学者参与了会议讨论。特别值得一提的是，与会专家对我公司LI-COR GHG涡度协方差分析系统在全球变化通量监测中的出色表现给予了充分肯定。LI-COR GHG涡度协方差分析系统是监测大气CO2、CH4、H2O通量变化的最佳工具，内置的SMARTFlux远程在线监测和管理模块和Fluxsuite软件更是让其如虎添翼，不但能实现单个台站的通量数据的在线计算和远程传输，还可以实现多个站点联网观测和分级管理。GHG涡度协方差分析系统输出的数据可直接用于文章发表，为野外通量观测提供了极大的便捷性。与会专家学者就GHG涡度协方差分析系统的观测参数、监测精度、安装架设等相关问题进行了详细咨询，表现出浓厚的兴趣，在公司展台前展开了热烈讨论。我公司区域销售经理崔振才先生、赵晓琰女士就与会学者关心的问题进行了耐心而细致的解答。本次参会和参展得到了会议承办单位台州学院的大力支持，我公司在此表示感谢。

新年伊始，深圳检验检疫局在玩具检测科研方面再传喜讯，在1月20日举行的科研项目鉴定会上，该局玩具检测技术中心主持的5个科研项目全部获得通过，其中2个项目的研究成果达到国际先进水平，其他项目达到国内领先或先进水平。 　　“化学电离质谱法在化学分析中的应用”建立了化学电离质谱测定六种邻苯二甲酸酯增塑剂的方法，解决了用EI源测定DINP、DIDP定性分析假阳性的问题，方法灵敏度高，准确可靠，能满足玩具中六种邻苯二甲酸酯增塑剂的检验要求，达到国际先进水平。“测量不确定度分析计算软件的研究”则成功解决了表达式识别、求导数和协方差等编程难题，实现了测量不确定度理论与计算过程的有机结合，具有技术先进、安全可靠、通用性强，易于使用、界面友好、使用成本低等特点，解决了检测或校准实验室在计算测量不确定度时所遇到的计算繁杂、结果容易错的难题，有助于提高实验室的质量控制水平，具有很高的推广应用价值，处在国际先进水平。 　　此外，“轻纺企业中六种挥发性有毒有害物质检测方法的研究”、“新型液相微萃取技术在轻纺产品检测中的应用研究”和“玩具中微量材料痕量铅检测方法的研究”等3个项目具有准确可靠、创新性和实用性强的特点，评审专家一致认为具有国内领先或先进水平，将产生较好的社会效益和经济效益。

项目地点：济南生态环境监测中心实验站项目内容：农田气体排放监测解决方案：开路EC法NH3-N2O通量同步观测系统部署仪器：HT8700大气氨激光开路分析仪、HT8500大气氧化亚氮激光开路分析仪 项目背景：山东省作为我国的农业大省，是全国重要的农产品生产基地，全省耕地面积占全国总耕地面积的6.17%。随着农业的快速发展和农业现代化水平的提高，化肥、农药等物资的投入不断增加，农业环境污染问题日益突出，导致大量温室气体排放，严重影响碳达峰目标的实现。合理并准确估算山东省农业碳排放量，对于制定有效的农业减排措施、评估农业碳减排成效以及实现农业碳达峰具有重要意义。 项目内容：为了应对农业环境污染问题，并为实现碳达峰目标提供科学依据，济南生态环境监测中心实验站启动了农田气体排放监测项目。项目在济南某一农田中进行，利用开路EC法NH3-N2O通量同步观测系统对农田气体排放进行长期监测。监测数据包括氨气和氧化亚氮的实时浓度变化，结合气象条件和农业操作数据，全面分析农田温室气体的排放情况。 开路EC法NH3-N2O通量同步观测系统 技术优势： 应用领域：高系统集成能力，满足多场景需求，为您提供理想的解决方案。 海尔欣昕甬智测为济南生态环境监测中心提供先进仪器设备和技术支持，体现了公司在环境监测领域的技术实力和社会责任感。海尔欣昕甬智测将继续致力于创新和技术进步，为实现国家“双碳”目标贡献力量。

8月1-5日，亚洲大洋洲地球科学学会（asia oceania geosciences society, aogs）第13届年会在北京国家会议中心召开。 美国li-cor biosciences公司、美国decagon devices公司、北京力高泰科技有限公司受邀参加了本次会议。li-cor公司应用科学家徐六康先生、decagon公司国际销售经理matt galloway先生则专程来中国参加了本次会议。 本次会议水平之高、规模之大是一大看点。会议邀请到了中国科学院秦大河院士、中科院遥感与数字地球研究所所长郭华东院士等知名学者。来自80余个国家的数千名科研人员和专家学者参加了本次会议，议题涉及大气科学、生物地球科学、水文学、交叉学科地球科学、行星科学、太阳和地球科学、固态地球科学等多个研究领域。 能够在本次会议设立展位的参展机构大都在地球科学领域享有盛誉的。和美国li-cor公司、decagon公司一同参展的，还有美国国家航空航天局（nasa）、欧洲地球科学联盟（egu）、中科院大气物理研究所、上海交通大学海洋研究院、日本地球科学联盟（jgu）、德国springer出版社、美国wiley数据库等多家学术相关机构。 美国li-cor公司生产的涡度协方差分析系统格外亮眼。 更有参会学者对li-cor涡度协方差分析系统产生了浓厚的兴趣，在该设备前合影留念。 美国decagon公司生产的双水头渗透计（dual head infiltromter）、wp4c露点水势仪和ech2o土壤含水量监测系统则成为了众多学者关注的焦点。 听了工程师的深入讲解后，不少学者在我公司的展台前留下了购买意向。 值得一提的是，li-cor公司应用科学家徐六康博士在会议上做了题为“latest results of field tests of the new open-path and enclosed-path systems for co2 and h2o flux measurements”的墙报报告。

近日，来自山东师范大学物理与电子科学学院的联合研究团队发表了一篇题为Effects of Temperature and Humidity on the Absorption Spectrum and Concentration of N2O Using an Open-Path Sensor System的研究论文。IntroductionSince China’ s proposal of the “carbon peak” and “carbon neutrality” goals, the government and society have attached great importance to the problems of air pollution and global warming. Nitrous oxide (N2O) isamong the six greenhouse gases under the Kyoto Protocol. N2O content is relatively low compared to carbon dioxide (CO2), but its global warming potential is about 310 times that of CO2. In addition, it is destructive to ozone (O3). There are many reasons for the changes in N2O concentrations in the atmosphere, which are partly due to anthropogenic activities, such as the widespread use of fertilizers in agricultural activities. The concentrations of other gases in the atmosphere, as well as the wind speed and direction, are all correlated with changes in N2O concentrations. At the macro level, temperature and humidity are also factors affecting the absorption coefficient of N2O gas. However, relatively few studies have been conducted on the specific effects of temperature and humidity on N2O gas, and analysis has also been lacking on the influence of temperature and humidity on the absorption spectrum and the concentration of N2O. Moreover, some uncertainty and variability remain in the observations of the relationship between N2O gas concentrations and temperature and humidity. The reasons for these discrepancies may be regional differences, differences in observation methods, and imperfections in data, which are all important bases for measuring the N2O concentration in atmospheric, medical, combustion, and agricultural processes. Thus, further research and exploration, combined with additional field observations and modeling experiments, can uncover the mechanism of temperature and humidity on the N2O concentration. Consequently, providing a scientific basis for this concentration is essential for reducing N2O emissions, controlling climate change, and promoting sustainable development and environmental protection. 简介自中国提出“碳峰值”和“碳中和”目标以来，政府和社会对空气污染和全球变暖问题给予了极大关注。N2O是《京都议定书》下的六种温室气体之一。与二氧化碳（CO2）相比，N2O含量相对较低，但其全球变暖潜力约为CO2的310倍。此外，它对臭氧（O3）具有破坏性。大气中N2O浓度的变化有许多原因，部分原因是人类活动造成的，例如在农业活动中广泛使用化肥。大气中其他气体的浓度以及风速和风向都与N2O浓度的变化相关。在宏观水平上，温度和湿度也是影响N2O气体吸收系数的因素。然而，对温度和湿度对N2O气体具体影响的研究相对较少，对温度和湿度对N2O吸收谱和浓度的影响分析也不足。此外，在N2O气体浓度与温度和湿度之间的关系观察中仍存在一些不确定性和变异性。导致这些差异的原因可能是地区差异、观测方法差异以及数据的不完善，这些都是测量大气、医疗、燃烧和农业过程中N2O浓度的重要基础。因此，进一步的研究和探索，结合更多的现场观测和建模实验，可以揭示温度和湿度对N2O浓度的机制。因此，为减少N2O排放、控制气候变化，促进可持续发展和环境保护提供科学依据至关重要。Experimental DetailsSensor SetupBased on WMS technology and an open optical path, an open optical-path detection system for detecting N2O gas in the atmosphere was built. The schematic diagram is shown in Figure 1. The sensor system is composed of a light-source module, photoelectric Remote Sens. 2023, 15, 5390 4 of 11 detection module, and data processing module. The light-source module mainly consists of signal generation, a laser drive, QCL, and an indication light source. To effectively realize the tunable characteristics of laser emission wavelength, we designed the signal generator plate to generate a high-frequency sine wave signal with a frequency of 10 kHz to realize the modulation function and to generate a low-frequency sawtooth wave signal with a frequency of 10 Hz to realize the scanning function. The two signals are superimposed on the laser driver, controls the temperature and central emission wavelength of QCL and converts it into an injection current acting on the detection light source QCL so that the emission wavelength of QCL is in the tunable range of 2203.7–2204.1 cm&minus 1.实验细节传感器设置基于波长调制光谱学（WMS）技术和开路光学路径，建立了一种用于检测大气中N2O气体的开路光学路径检测系统。示意图如图1所示。该传感器系统由光源模块、光电检测模块和数据处理模块组成。光源模块主要包括信号生成、激光驱动、量子级联激光器（QCL）和指示光源。为了有效实现激光发射波长的可调特性，我们设计了信号生成器板，生成频率为10 kHz的高频正弦波信号以实现调制功能，并生成频率为10 Hz的低频锯齿波信号以实现扫描功能。这两个信号叠加在激光驱动器上，控制QCL的温度和中心发射波长，并将其转化为作用于检测光源QCL的注入电流，使QCL的发射波长处于2203.7–2204.1 cm-1的可调范围内。Figure 1. Schematic diagram of N2O open optical sensor system.项目使用的激光驱动器是宁波海尔欣光电科技有限公司的QC750-TouchTM量子级联激光屏显驱动器。&bull 集成电流及温控驱动，功能完备；&bull 温度控制驱动采用非PWM式的连续电流输出控制，大大延长TEC器件的使用寿命；&bull 多种输出安全保护机制，保护QCL使用安全：可调电流钳制、输出缓启动、过压欠压保护、超温保护、继电器短路输出保护；&bull 大电流软钳制功能，避免误操作大电流损坏激光管；&bull UI界面显示便于用户操作使用及数据观测；&bull 全自主研发，集成度高，性价比高。QC750-TouchTM, Ningbo HealthyPhoton Technology, Co., Ltd.Selection of N2O TransitionsTo achieve effective detection of N2O gas molecules, we need to select the absorption line intensity and the emission central wavelength of the laser. First, combined with the HITRAN-2016 database, the wave number range of 2000–2250 cm&minus 1 was selected to analyze the region of the absorption spectral line intensity of N2O, and then carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), and water (H2O) molecules were simulated and analyzed, as shown in Figure 2. Within this wave number range, the absorption spectra of CO2 were mainly distributed within the 2000–2081 cm&minus 1 range, and the absorption spectra of CO gas were distributed within the 2025–2200 cm&minus 1 wave number range. The absorption spectra of N2O gas were distributed before the 2020 cm&minus 1 wave number range. The absorption spectra of N2O gas molecules were mainly distributed in the 2200–2250 cm&minus 1 wave number range, and they were far from the absorption spectra of water vapor and other gases, reducing interference. At around 2203.7 cm&minus 1 , the absorption spectra ofN2O gas were the strongest. Therefore, we set the position of the N2O absorption line to 2203.7333 cm&minus 1, which was used as the wave number of the QCL emission center. The corresponding spectral line intensity was 7.903 × 10&minus 19 (cm&minus 1 .mol&minus 1 ). The central current and temperature of QCL were set at 330 mA and 36.0 ◦ C, respectively.N2O跃迁的选择为了有效检测N2O气体分子，我们需要选择吸收线强度和激光的发射中心波长。首先，结合HITRAN-2016数据库，选择了2000–2250 cm&minus 1的波数范围，以分析N2O吸收光谱线强度的区域，然后对一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）和水（H2O）分子进行了模拟和分析，如图2所示。在这个波数范围内，CO2的吸收光谱主要分布在2000–2081 cm&minus 1范围内，CO气体的吸收光谱分布在2025–2200 cm&minus 1波数范围内。H2O气体的吸收光谱分布在2020 cm&minus 1波数范围之前。N2O气体分子的吸收光谱主要分布在2200–2250 cm&minus 1波数范围内，远离水蒸气和其他气体的吸收光谱，减少了干扰。在2203.7 cm&minus 1左右，N2O气体的吸收光谱最强。因此，我们将N2O吸收线的位置设置为2203.7333 cm&minus 1，用作QCL发射中心的波数。相应的光谱线强度为7.903 × 10&minus 19（cm&minus 1mol&minus 1）。QCL的中心电流和温度分别设置为330 mA和36.0 ℃。Figure 2. The intensity distribution of absorption lines of N2O, CO, CO2, and H2O in the range of 2000–2250 cm&minus 1.ConclusionsIn this study, we investigated the effects of temperature and humidity on the concentration of N2Oand its absorption spectra using an open-path sensor system. By combining theoretical analysis and field monitoring, we first conducted monitoring of N2O in a campus environment, analyzing the effects of temperature on its concentration and absorption spectra. We discovered that the concentration of N2O would increase correspondingly with the increase in temperature. The influence of humidity on N2O concentration was monitored under the condition that the ambient temperature of the laboratory remained unchanged. The concentration of N2O was negatively correlated with humidity. The 2f and 1f signals under different temperature and humidity levels were extracted for analysis. We found that the higher the temperature, the smaller the peak value ofthe 2f and the 1f signals, which accords with the trend of the Gaussian function changing with temperature. Under different humidity conditions, the lower thehumidity, the larger the 2f signal peak the higher the humidity, the smaller the 2f signal. This study is of great significance for analyzing the relationship between N2O and environmental parameters such as temperature and humidity. We hope that our research findings can assist environmental agencies in formulating more effective environmental policies for different environments. In the future, we can use QCL to analyze the relationship between N2Oand other environmental and gas parameters.结论在本研究中，我们利用开路传感器系统研究了温度和湿度对N2O浓度及其吸收光谱的影响。通过理论分析和现场监测相结合，我们首先在校园环境中进行了N2O监测，分析了温度对其浓度和吸收光谱的影响。我们发现随着温度升高，N2O浓度相应增加。在实验室环境中，保持环境温度不变的条件下监测了湿度对N2O浓度的影响。N2O浓度与湿度呈负相关。在不同温度和湿度水平下提取并分析了2f和1f信号。我们发现温度越高，2f和1f信号的峰值越小，这与高斯函数随温度变化的趋势相符。在不同湿度条件下，湿度越低，2f信号峰值越大；湿度越高，2f信号越小。这项研究对分析N2O与温度、湿度等环境参数之间的关系具有重要意义。我们希望我们的研究结果能够协助环境机构为不同环境制定更有效的环境政策。未来，我们可以利用QCL来分析N2O与其他环境和气体参数之间的关系。参考：Effects of Temperature and Humidity on the Absorption Spectrum and Concentration of N2O Using an Open-Path Sensor System, Remote Sens. 2023, 15, 5390.

氨是大气中最主要的碱性气体，在二次气溶胶颗粒物生成中扮演着重要角色，是引发重霾污染和过量氮沉降的重要活性氮，在农业生产中，氨挥发也是农田氮养分损失的主要途径。因氨具有强表面吸附力和水溶性等特性，大气氨浓度和地气氨交换通量的原位准确测量一直是学界的一大挑战，目前国际上主流的测量仪器大多采用闭路吸入式的构造，采样管路的吸附效应一直制约着大气氨浓度的快速高频高精度测量。与此同时，闭路仪器和搭配使用的外置抽气泵均要求交流供电，这意味着目前绝大多数的大气氨通量观测只能在少数电力条件允许的环境下开展。中科院大气物理研究所王凯和郑循华所在的碳氮循环团队和宁波海尔欣光电科技有限公司深入合作，研发了一款便携式、高精度、快响应的开路多通池激光氨分析仪（图1）。这款仪器基于可调谐激光吸收光谱（TDLAS）技术，采用了分布反馈式量子级联激光（DFB-QCL）的光源，其开放式的光路结构，解决了传统闭路仪器管路吸附引起的测量误差，光机电软各个部分高度集成，可完全由太阳能驱动运行，适合野外条件使用。研究团队基于实验室和野外观测试验，对这款仪器的稳定性、测量精度、准确度等指标进行评价，并以它为核心部件，集成开发了一套基于大气湍流方法（涡动相关法）的氨通量观测系统（图2），这是目前测量地气氨交换通量的理想方法。图1 HT8700型开路氨分析仪及其结构图图2 大气氨通量涡动相关法观测系统野外测试结果显示，这款开路氨分析仪可在-15至40度的环境温度下稳定运行，10 Hz采样频率的测量精度（1σ）达0.302 nmol mol-1（即ppbv），半小时氨通量检测限为7.1 ± 1.1 μg N m-2 h-1。凭借这一灵敏度，该通量观测系统能准确有效地测量农田、养殖场等强排放源的氨排放通量，也可有效测量大多数区域的大气氨沉降速率。这款国产仪器的问世，为大气氨浓度和地表与大气间的氨交换通量测量提供了一种先进工具，也将助力国内大气环境学、生态学、农学等领域的氮循环研究。图3 亚热带稻田施肥期间观测的大气氨浓度和地面氨排放通量上述研究工作由国家自然科学基金委面上项目（41975169）和中国科学院从0到1原始创新项目（DBS-LY-DQC007）资助，相关成果发表于国际学术期刊Agricultural and Forest Meteorology。　文章引用：Wang K.*, Kang P., Lu Y., Zheng X.H., Liu M.M., Lin T.J., Butterbach-Bahl K., Wang Y.*, 2021. An open-path ammonia analyzer for eddy covariance flux measurement. Agricultural and Forest Meteorology 308–309: 108570.文章链接：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2021.108570原文转自中国科学院大气物理研究所

图源/通量联盟背景基于涡度相关技术的通量观测已经成为陆地生态系统碳水循环与全球变化研究中的重要手段之一，并由此形成了不同区域和全球尺度的通量观测研究网络。自2002年以来，随着观测站点的不断增加，ChinaFLUX取得了长足的进步，带动了我国通量观测研究事业的快速发展，填补了我国陆地生态系统观测站点在空间分布和植被类型覆盖上的不足，增强了我国通量观测研究的实力。伴随国际通量观测研究的不断深入，涡度相关通量观测技术及其应用领域也在不断拓展与延伸。ChinaFLUX通量观测理论与技术培训得到了国内有关研究机构和人员的广泛参与，先后为国内众多观测台站和研究机构培训了大批通量观测技术和研究人员，有力支撑了我国通量观测研究的持续和发展。ChinaFLUX第十五次通量观测理论与技术培训定于2020年8月24日～26日举办，本次培训将采用线上网络直播的形式进行。本次培训也是科技部国家生态系统观测研究网络（CNERN）和中国科学院中国生态系统研究网络（CERN）能力建设的重要内容之一。LI-COR涡度协方差通量测量系统培训目的面向ChinaFLUX成员和其它通量观测研究人员，开展涡度相关通量观测中基础理论、仪器组成、数据质控、分析应用、发展趋势等方面的技术与方法培训，培养国内的通量观测研究队伍，以及提升野外台站的观测技术水平。培训内容通量观测基本理论与方法通量数据质量控制、数据插补策略与方法通量观测的新技术和新方法通量观测技术的科研应用和数据解析培训方式基础理论讲述数据处理分析问题讨论答疑培训时间、地点网络报名时间：2020年8月7日-22日网络测试时间：2020年8月23日下午培训时间：2020年8月24日～26日培训平台：腾讯会议报名注册报名截止日期与时间：2020年8月22日17:00其他注意事项本次培训不收取费用；台站报名人员不受限制；其他信息敬请留意近期通知，或点击访问ChinaFLUX网站；日程安排（初步）组织单位中国通量观测研究联盟（ChinaFLUX）中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院中国生态系统研究网络（CERN）国家生态系统观测研究网络（CNERN）北京力高泰科技有限公司LI-COR Biosciences联系人中科院地理资源所：张雷明、陈智、赵子惠电话：010-64889808Email：chinaflux@igsnrr.ac.cn北京力高泰科技有限公司 张西斌电话：15120095743Email：zhangxibin@ecotek.com.cnLI-COR Biosciences：徐六康Email：liukang.xu@licor.com真诚期待您的参加！扩展阅读LI-COR新产品发布——LI-600，10s内完成气孔导度和叶绿素荧光参数的准确测量！LI-COR学术合作邀请：有关涡度协方差系统“能量平衡不闭合”问题校正方法的探讨Tovi软件更新到 2.8.1，可插补CH4通量数据

10月20日，“中国国际农业传感器与物联网应用峰会”（agsiot）在南京曙光国际大酒店盛大开幕。北京力高泰科技有限公司作为农业传感器领域的一流产品供应商，受邀参加了此次会议。 本次会议由农业大数据产业技术创新战略联盟、山东农业大学农业大数据研究中心牵头并联合支持。会议议题涉及大农田应用、设施农业应用等多个领域，讨论了农业传感器与物联网在农业领域应用特点、应用需求、发展战略等热点问题。 北京力高泰科技有限公司拥有多种多样的农田监测传感器系统，既有ech2o土壤含水量监测系统、sapip-sm土壤水分监测网，可实时监测并无线传输土壤水分、水势、温度、电导率等多种参数；又有ghg涡度协方差分析系统，可对植物水分利用效率做科研级的监测和评估；而全新设计的li-6800光合-荧光全自动测量系统则是评估农作物光合作用必不可少的监测利器。 在本次会议上，不少农田研究专家学者和农业监测系统集成商对我公司的产品产生了浓厚的兴趣，确立了初步合作意向。一直以来，北京力高泰科技有限公司始终以开放的姿态参与设备供应和企业合作，本次会议正是公司向智慧农业领域不断迈进的一个缩影。

“双碳”问题的起源来自于气候变化。1988年，针对气候变化问题，世界气象组织(WMO)和联合国环境规划署(UNEP)联手成立了政府间气候变化专门委员会(IPCC)，旨在为决策者定期提供针对气候变化的科学基础、产生影响和未来风险的评估、以及适应和缓解的选择方案。 1月20日，中国气象服务协会碳汇与生态价值评估技术委员会成立大会暨首届“气候变化背景下的碳策略”论坛在中国气象局召开。 作为聚合碳汇与生态价值评估领域专家资源、技术资源、人才资源的平台，技术委员会的成员包括中国科学院系统与气象、生态环境、林业、农业、节能等领域的科研机构、高校、国有企业、民营企业和其他社会组织的专家学者与专业技术人员，其中北京理加联合科技有限公司受邀成为中国气象服务协会碳汇与生态价值评估技术委员会的会员单位之一。 会议采取线上线下相结合的方式举行。来自中国气象局、中国科学院、中国工程院、中国社会科学院、中国环境科学研究院、中国林业科学研究院、中国农业科学研究院、中国气象科学研究院、北京大学、中国节能协会、国家气候中心、国家卫星气象中心、国家气象中心、中国气象局气象探测中心、部分省气候中心等单位的专家、学者和企业代表60余人出席会议。作为中国气象服务协会碳汇与生态价值评估技术委员会的会员单位之一，北京理加联合科技有限公司围绕碳达峰碳中和目标，结合多年在生态碳汇领域沉淀的产品开发和应用经验，积极致力于大气中CO2/CH4气体分析、土壤碳通量、CO2同位素、涡动自标定碳通量监测等产品的技术创新，为实现“碳达峰“和”碳中和”的目标贡献出自己的一份力量。机载高频激光CO2/CH4分析仪基于UAV的微型便携式气体分析仪，重量轻便，能耗低至35 W，可同时测量并报告CH4、CO2和H2O浓度，帮助科研学者随时随地进行温室气体测量，适用于实地研究、合规监测、空气质量研究等。多通道土壤碳通量监测系统测量土壤CO2通量的便携式测量系统，采用动态气室法测量，专利设计。具有控制测量、存储和数据处理等功能，可测量呼吸室内CO2浓度变化，同时结合自身测量的空气温度、大气压、土壤温度等传感器的数据，计算处理得到CO2通量。高精度激光CH4/CO2分析仪三种气体（CH4, CO2, H2O）同时测量，消除稀释效应，仪器操作简单，耗电低，坚固耐用，是野外研究和空气质量监测的理想工具。快速测量（10 Hz）的特性使其成为涡动相关协方差通量测量和土壤碳通量研究的更优选择。二氧化碳同位素分析仪可同时测量δ13C, δ17O 和δ18O，0.07% 的高精度(δ13C)，1 Hz 高频测量，中红外量子级联激光器，不受甲烷等碳氢化合物干扰，可容忍甲烷浓度超过90%，原位连续测量与手动间断进样结合，同步测量CO2 同位素分子，同位素比值不受CO2 浓度快速变化的影响。涡度相关自标定碳通量监测系统CPEC310适用于长期定位观测大气边界层中CO2，H2O，热和动量交换，可全自动为CO2做零点和跨度自动订正。碳汇与生态价值评估技术委员会将努力发挥中国气象服务协会的专业与协调作用，围绕“双碳”目标，开展跨界合作的创新型研究开发、技术交流、技术服务、技术培训；研究并建立碳汇与生态产业相关技术标准体系；引领碳汇与生态价值领域的产、学、研、用有效结合、成果转化和应用；广泛开展相关科普宣传。

2015年5月份，我公司销售的美国Campbell公司生产的CR1000中标中国矿业大学，已经供货。 CR1000数据采集器是Campbell数据采集器里面性价比最高的一款。它提供传感器的测量、时间设置、数据压缩、数据和程序的储存以及控制功能，由一个测量控制模块和一个配线盘组成，具有强大的网络通讯能力。CR1000数据采集器的扫描速率能够达到100Hz，拥有模拟输入、脉冲计数、电压激发转换、数字等多个端口，外围接口有CS I/O、RS-232以及SDM等，采用12VDC外接可充电电池供电。对于低温的环境，用户还可以选择低温型的CR1000-XT数据采集器。CR1000所具有的高精度性、高适应性、高可靠性以及合理的价格等特点，使其成为科研、商业与工业系统应用的理想选择。目前，CR1000数据采集器已在气象观测、农业研究、土壤水分研究、风力观测、道路气象站、工业产品测试、通量观测、涡动协方差系统等众多领域得到了广泛应用标准的CR1000数据采集器包含4M的数据和程序存储空间，可通过外接存储模块和CF存储卡来实现大容量数据存储。数据和程序保存在非失意性闪存和内存里。锂电池装在内存和实时时钟上。当首选电池（BPALK，PS100）电压降至9.6V以下时，CR1000也能够延缓执行操作，从而减少不准确测量的可能性。CR1000可以通过外围设备扩展从而形成一个数据采集系统。很多CR1000系统可以构建一个网络从而形成当地或整个地区的监测网络。 数据存储为表格形式 l PakBus? 操作系统l 软件支持：LoggerNet3.4/4.0，PC4001.2,或者ShortCut2.2l 支持 CR1000KD手持式显示器（选配），读数方便l CSI/O和RS-232串行接口l 内部温度补偿，实时时钟，超时和温度变化实时校准l 当CR1000从主电源上分离后，使用内部锂电池支持SRAM存储和时钟以确保数据、程序和精确的时间l 具有强大的网络通讯功能，【主要性能】l 最大扫描速率：100Hzl 模拟输入：16个单端（或8个差分）通道l 脉冲通道：2个l 工作温度：标准为-25℃至+50℃，可扩展-55℃至+85℃l 内存：标准为4M内存，可扩展至2G，额外数据存储使用CFM100存储模块和一个CF存储卡。l 13-bit模拟数字转换l 16-bit H8S Hitachi微型控制器，32-bit内部CPU

引言在全球碳中和的浪潮下，农田环境的气体排放问题引起了广泛关注。氨气作为农田排放的主要气体之一，其监测对于农业的可持续发展和环境保护至关重要。宁波海尔欣光电科技有限公司推出的HT8700大气氨激光开路分析仪，以其光谱技术的高度精准性和学术应用价值，为农田氨气排放监测提供了新的解决方案。农田排放气体检测的重要性与必要性农田作为重要的碳循环环境，其气体排放直接关系到碳平衡和生态平衡。而其中的氨气排放不仅会影响空气质量，还可能导致氮肥的浪费和土壤污染。因此，精准监测农田中的氨气排放变得至关重要。合理的氨气排放监测不仅有助于农业的可持续发展，也能减少对环境的不良影响，助推碳中和目标的实现。农田氨气排放数据分析通过HT8700大气氨激光开路分析仪，我们能够获取农田氨气排放的精确数据，为进一步的学术研究提供了有力支持。这些数据不仅可以帮助我们更深入地了解农田氨气的季节性和地域性变化，还能够揭示不同施肥策略对氨气排放的影响。这些数据的分析和研究，将为农业生态环境的优化管理提供科学依据。HT8700大气氨激光开路分析仪的特点HT8700大气氨激光开路分析仪凭借其技术特点在学术应用中脱颖而出：高精度测量： 基于光谱技术，HT8700能够实现高精度的氨气浓度测量，确保数据的准确性和可靠性。多维数据采集： HT8700能够实时监测多个维度的氨气排放数据，为研究人员提供更全面的信息。实时数据传输： 设备支持实时数据传输，为学术研究提供了及时的数据支持。助力碳中和，共建美丽乡村随着碳中和目标的不断推进，农业的绿色可持续发展愈发受到关注。HT8700大气氨激光开路分析仪的推出，无疑为农田氨气排放监测注入了新的活力。通过精准监测，农民可以科学施肥，降低氨气排放，助力实现美丽乡村的愿景。宁波海尔欣光电科技有限公司的HT8700大气氨激光开路分析仪，以其精准、高效的特点，成为农田氨气排放监测的得力工具。在环境保护和碳中和的双重压力下，这款仪器不仅体现了技术的创新，更彰显了企业的社会责任。愿HT8700在未来的道路上，为农田环境守护贡献更大的力量，为美好的农村生活贡献一份坚实的保障。

为助力国产科学仪器发展，筛选和扶持一批优秀的科学仪器产品和企业，在中国仪器仪表行业协会、中国仪器仪表学会、北京科学仪器装备协作服务中心等单位的支持下，由仪器信息网主办、我要测网协办的“国产科学仪器腾飞行动”于2013年9月5日正式启动。秉承“国产科学仪器腾飞行动”宗旨，仪器信息网于2018年启动“国产科学仪器腾飞行动”之“创新100”项目，筛选、挖掘一批具备自主创新能力的中小仪器厂商，通过公益性的报道、走访、调研、视频、线下座谈会等方式展现其基本情况，在企业发展的关键时期“帮一把”。“双碳”概念正火热的当下，“创新100”走进这个领域的一家创新仪器企业，北京普瑞亿科科技有限公司。企业概况北京普瑞亿科科技有限公司（简称：普瑞亿科，PRI-ECO）深耕温室气体科学研究和监测领域15年，承担和参与过科学技术部、中国科学院和北京市科学技术委员会等发起的温室气体分析相关的仪器研发项目，具备较为突出的仪器研发、设计和生产能力，可以提供多种高、中、低精度的温室气体分析仪及光谱同位素分析仪；在为客户提供技术支持和系统方案的实践中积累了丰富的经验。针对国内“双碳”行动有效性评估，在遵循MVS（可监测-Monitoring、可核查-Verification、可支持-Support）体系的前提下，基于普瑞亿科提供的高、中、低精度的温室气体分析仪和前设，针对性地开发了一整套碳源、碳汇以及净碳核算的“碳计量”解决方案，致力于提供“天-空-地”多源碳（CO2）及其它温室气体监测、碳同化反演、“碳达峰”及“碳中和”行动有效性评估的系统解决方案。主打产品和服务在生态文明建设的大背景下，公司聚焦“双碳”有效性评估体系建设。基于公司掌握的温室气体（GHGs）和同位素（Isotope）监测核心技术， 普瑞亿科推出了一系列的主打产品，兹为中国“双碳”目标实践过程提供所需要的研究级、监测级的仪器设备，并提供碳核查、碳支持及碳评价体系统解决方案。1. 服务城市碳监测评估试点以《碳监测评估试点工作方案》和《城市大气温室气体监测点位布设技术指南》要求为基准，普瑞亿科可以分级提供不同温室气体观测所需的系统解决方案。其中，1.1 高精度温室气体和气象观测系统监测方案 该方案包含PRI-6250 高精度CO CO2 CH4 H2O 分析仪及配套的采气和低温冷肼除水系；MetLog 高精度气象站，包含了风速风向、空气温度和湿度、大气压、降雨量等参数。同时公司提供大气14CO2分析测试服务。1.2 高精度温室气体和气象观测系统监测增强方案该增强方案包含PRI-5251 Plus高精度CO CO2 CH4 N2O H2O 分析仪及配套的采气和低温冷肼除水系；MetLog 高精度气象站，包含了风速风向、空气温度和湿度、大气压、降雨量等参数。同时公司提供大气14CO2分析测试服务。同时可以增加测量CO2 CH4 通量， 13CO2同位素，低成本CO2传感器，以及其它温室气体，氢氟化碳（HFCs）， 全氟化碳（PFCs）,六氟化硫（FS6）,三氟化但（NF3）,地基遥感CO2 CH4柱浓度等参数。2 服务科学研究和生态观测2.1室内模拟和培养研究2.1.1 PRI-8800全自动变温土壤培养温室气体(同位素)测量系统PRI-8800由普瑞亿科与中国科学院地理科学与资源研究所在科技部和中国科学院重大仪器项目的支持下完成研发。该系统结合连续变温培养和高频土壤呼吸在线测量的优势，克服了恒温培养模式土壤微生物对特定培养温度的适应性和底物消化不均的缺憾，基于自动化的逻辑控制，结合培养过程的温度特征，在升降温过程中对每个样品进行连续且高频的测试（2-20min/次），通过测量不少于20个点的温度梯度（Robinson，2017）下的土壤呼吸，更精准的拟合Q10，为未来区域尺度土壤呼吸计算模型提供精准参数。与此同时，模式的培养与测试过程简单高效，这极大方便了大量样品的测试或大尺度联网的研究。PRI-8800的成功推出，也为“双碳”目标研究和评价提供了强有力的工具。至今，利用该产品原型机和商业机器发表的文章超过20篇。2.2.1 PRI-8600L 全自动土壤培养温室气体测量系统PRI-8600L集合了公司PRI-8600野外多点土壤呼吸双循环的技术优势和PRI-8800变温培养的技术优势，在室内土壤恒温和变温培养的过程中，通过引入不同种类的吹扫气体（大气背景空气、氮气等）实现培养瓶内气体的连续置换，完成土壤呼吸或者土壤矿化速率的研究。该产品具有设置简单、操作方便的特点，能帮助科学家在短时间获得大量测试样本，通过室内不同环境的模拟，推演自然态土壤呼吸的环境适应性。2.2室外定位观测和便携研究2.2.1 PRI-8650 分布式土壤呼吸测量系统PRI-8650 分布式土壤呼吸测量系统的每个位点都是一套可以独立运行的土壤呼吸测量系统，两个及以上的呼吸室便可组网，有效地解决了传统土壤呼吸测量系统多个呼吸室之间不能同步测量的问题，消除了测量不同步所带来的测量误差， 测量样本量、准确度和效率均得到极大提升。PRI-8650集成了最新的物联网技术，能通过无线方式上传数据到云端。2.2.2 PRI-8610/ 8630/ 8640 便携式土壤呼吸测量系统PRI-8610 便携式土壤CO2 H2O呼吸测量系统旨在为用户提供一套可以负担得起的土壤碳通量测量系统。PRI-8630 便携式CO2 N2O H2O呼吸测量系统 及PRI-8640 便携式土壤CO2 CH4 N2O H2O呼吸测量系统真正实现了含氮（N2O）气体及多组分温室气体的便携式高精度测量，尤其是PRI-8630，诠释了土壤呼吸便携、高精度测量的新境界。2.2.3 PRI-8600 温室气体CO2 CH4 N2O H2O立体观测解决方案在城市温室气体（包含不限于CO2 CH4 N2O H2O）观测系统的基础上，普瑞亿科可以提供PRI-8600 地上地下廓线、涡动协方差测量系统，PRI-8600土壤呼吸呼吸和群落光合, MetLog高精度梯度气象站等组合式系统解决方案。“硬件为先、方案铺路”普瑞亿科用实际行动助力“双碳”目标2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上向国际社会作出碳达峰、碳中和的郑重承诺。随后，“3060目标”被纳入“十四五”规划建议，中央经济工作会议也首次将做好碳达峰、碳中和工作列为年度重点任务之一。“双碳”浪潮汹涌而来，将给科学仪器行业掀起一场深刻变革。面对火热的“双碳”需求，普瑞亿科也在积极寻求变革，在行业内率先推出“双碳”有效性评估系统解决方案。从自主品牌的高、中、低精度温室气体分析仪的研发推广，到生态环境监测站科学选址推荐，到高分辨嵌套全球碳同化系统与区域高分辨嵌套格网碳同化反演系统，直至四级不同尺度碳中和策略建议，普瑞亿科成为中国较早提供相关系统解决方案的厂家之一。2022年是普瑞亿科转型关键一年，公司会继续在产品升级定型、新产品研发、碳计量系统解决方案投入精力，通过产品和方案进一步奠定公司在行业的领先地位。国内环境监测市场发展前景广阔，尤其在国家的大力扶持国产设备的当下，借助“双碳”监测和研究契机，普瑞亿科将坚定不移地走自主研发的道路，深耕双碳市场，拓展公司服务内容，通过不断创新和升级产品，完善不同的解决方案，提供第三方的碳计量服务，为国家双碳目标的早日实现贡献自己的力量。附：“创新100”介绍秉承“国产科学仪器腾飞行动”宗旨，仪器信息网于2018年启动“国产科学仪器腾飞行动”之“创新100”项目，通过筛选一批具备自主创新能力的中小仪器厂商，借助报道、走访、调研等方式，在企业发展的关键时期“帮一把”。项目自启动以来，已收到超过180家企业的踊跃申请，通过输出公益性的宣传报道，组织企业研学、参观交流、主题讨论等各类资源对接活动，得到广大科学仪器企业与用户单位的高度关注与一致好评，现已成为中国科学仪器市场颇具影响力的特色活动，对于提升国产仪器品牌影响力，为行业筛选优质仪器企业贡献重要力量。为延续“国产科学仪器腾飞行动”精神，筛选和服务更多国产科学仪器潜力企业，“创新100”将于2021年继续进行，为国产仪器企业输送更多公益资源。诚邀具备实力、符合条件的创新企业扫码申报“创新100”：如有疑问，欢迎咨询：邮箱：C100@instrument.com.cn电话：010-51654077-8129联系人：韦编辑更多活动详情，敬请关注“创新100”专题：https://www.instrument.com.cn/zt/chuangxin100-2021