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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

便攜式設計和低功耗

簡介

大氣氨氣（NH ₃）是細顆粒物質(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

• 快速響應大型NH ₃濃度變化

便攜式設計，適用于多種現(xiàn)場部署

• 較強的環(huán)境適應性和抗振性

• 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

應用說明

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模塊和風速儀模塊同時收集緯度，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。紅色的大頭針表示服務器場的位置，顏色跟蹤是測試路線。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)顯示濃度變化響應時間小于1秒