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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）是大氣中常見的氣體，對空氣質(zhì)量和氣候變化具有影響,。過去,，氨通量的測量受到檢測挑戰(zhàn)的限制，從而導致世界范圍內(nèi)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技術(shù),，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,，開放路徑配置很大程度地減少了與NH ₃表面吸附到管道上相關(guān)的采樣假象,，從而確保了高速NH ₃測量。
HT8700E克服了傳統(tǒng)儀器的局限性,，*渦度協(xié)方差技術(shù)的要求,。該分析儀功率低，重量輕且易于維護,。它可以適應(yīng)各種偏遠的生態(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)的功能

• 使用激光光譜法進行 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,，可很大程度地減少系統(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

遠程現(xiàn)場和移動測量

• 太陽能板或電池可以提供低功率
• 輕巧（<10kg）
• 易于在偏遠地區(qū)或車輛上安裝和維護

我們的技術(shù)
HT8700E基于波長調(diào)制量子級聯(lián)激光吸收光譜（WM-QCLAS）技術(shù)。最近,，隨著QCL技術(shù)的發(fā)展,，HealthyPhoton得以推出基于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)高精度和高選擇性分析,。
基本方法是校準掃過NH ₃分子的特定吸收光譜線的QCL波長,。透射光被光電檢測器接收，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,。我們使用半導體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)生了數(shù)十米的有效光程,。使用調(diào)制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 NH ₃在近紅外（藍色區(qū)）和中紅外（紅色區(qū)）帶的吸收峰

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是參考氣室,。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負責數(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,。我們的開放路徑配置很大程度地減少了與NH ₃表面吸附到進口管上相關(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，滿足在移動平臺上進行瞬時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

物品	技術(shù)指標
分辨率（1s; 0.1s / 1s / 10s）	0.5 ppb / 0.15 ppb / 0.05 ppb
測量范圍	典型值 0-10 ppm（可選0-20 ppm）
輸出帶寬	10 Hz（可選20 Hz）
工作壓力范圍	70-110 kPa
工作相對濕度范圍	0-
工作溫度范圍	-20?45℃
數(shù)據(jù)通訊	RS-232
檢測方法	波長調(diào)制量子級聯(lián)激光吸收光譜
電源要求	18至29 VDC
能量消耗	標稱50 W
外型尺寸	直徑20厘米,，高度83.4厘米
光路	物理路徑0.5 m；49 m測量路徑
重量	5公斤
環(huán)境適應(yīng)性	IP67

 

物品	描述
HT8700E	基于QCL的開放式NH 3分析儀,， 包括：24VDC電源適配器×1,，鏡子清潔套件×1，循環(huán)水冷卻系統(tǒng)×1,，可移動儀器箱×1
HT8700E -GPSv（可選）	帶RS-232輸出的GPS模塊

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,，風速計模塊和實時數(shù)據(jù)處理模塊。整個系統(tǒng)可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模塊和風速計模塊同時收集緯度，經(jīng)度位置數(shù)據(jù),，風向和風速數(shù)據(jù),。數(shù)據(jù)被同步并傳輸?shù)皆埔赃M行遠程數(shù)據(jù)處理。實時濃度分析為高速,，準確的氨氣排放監(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。紅色的圖釘指示場的位置,，顏色跡線表示測試路線,。藍色表示濃度低，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