UoW FTIR Online-Treibhausgas-Analysator

Instrumenteinleitung:

Der UoW FTIR-Online-Treibhausgas-Analyzer wurde von der Universität Wollongong in Australien entwickelt und in Zusammenarbeit mit Ecotech hergestellt und bietet weltweiten Vertrieb und After-Sales-Service nach ISO 9001. Der UoW FTIR-Online-Treibhausgas-Analyzer verwendet die Multi-Phase-Fourier-Infrarot-Transformation (FTIR) Spektrometermessungsanalyse-Technologie und leistungsstarke Infrarot-Detektionskomponenten, kombiniert mit einem ausgereiften Steuerungssoftware-System, das vollautomatisch funktioniert und kontinuierlich die Konzentration mehrerer Treibhausgas-Komponenten in der Umgebungsatmosphäre (oder anderen Arten von Gasgemischen) und ihr stabiles Isotopenverhältnis online misst, mit niedrigen Betriebskosten und eignet sich für langfristige kontinuierliche Beobachtungen. Auch andere Arten von Spurgasen können entsprechend den Anforderungen des Benutzers geändert werden.
Seit der Einführung des ersten UoW FTIR-Online-Treibhausgas-Analysators für die Beobachtung vor Ort haben mehrere Anwender weltweit seit mehr als zehn Jahren dieses Instrument für die Beobachtung von Treibhausgasen in der Umgebungsatmosphäre und der Grundatmosphäre eingesetzt und andere Messfunktionen als Treibhausgase entwickelt. Zu diesen Nutzern zählen: China Meteorological Administration (CMA), Dalian City Environmental Monitoring Center Station, Australian Nuclear Science and Technology Organization (ANSTO), University of Wollongong in Australien, University of Melbourne, CSIRO, ANSTO, National Water and Atmospheric Research Institute (NIWA) in Neuseeland, University of Heidelberg in Deutschland, University of Bremen, Max Planck Institute (MPG), Korean Standards Institute usw.
Hintergrund:
Treibhausgase sind einige Spurgase in der Atmosphäre mit Infrarotstrahlungsaktivität, einschließlich Kohlendioxid, Methan, Stickoxid, Fluor, Wasserdampf und mehr als 30 Arten (Klassen). Treibhausgase sind transparent für die Kurzwellen-Strahlung der Sonne, aber haben eine offensichtliche Absorptionswirkung auf die Langwellen-Strahlung (Infrarot) der Sonne und der Erdoberfläche, so dass die Erwärmungswirkung von Treibhausgasen auf die Erdatmosphäre sehr offensichtlich ist. Der globale Klimawandel wird ernsthafte Auswirkungen auf die menschliche Lebensumgebung haben, wie Klimaanomalien, Anstieg des Meeresspiegels, Rückzug der Gletscher, Schmelzen des Gefrierbodens, erhebliche Veränderungen der Biodiversität und der Verteilung usw.

Merkmale des Instruments:

* Gleichzeitige Online-Messung der Konzentration verschiedener Treibhausgase und ihres stabilen Isotopenverhältnisses, die breite und vielfältige Anwendung;

* Gleichzeitige Messung der atmosphärischen Konzentrationen von CO2, CO, CH4, N2O und δ13C in CO2;

* Eine oder mehrere kontinuierliche Probenahme zur Messung der Konzentrationen mehrerer Treibhausgase und ihrer stabilen Isotopenverhältnisse;

* Abnahme von Proben in unterschiedlichen Höhen des Messturms zur vertikalen Konturmessung von Treibhausgasen, einschließlich δ13C in CO2;

• Kontinuierliche Überwachung im Fahrzeug;

* Anschluss an statische Kammern zur Durchflussmessung von Treibhausgasen im Boden;

Massenmessung von Luftproben in Probenflaschen oder Probenbeuteln im Labor;

* Standardübertragungsmessung: Im Labor wird die Messung des Wertverhältnisses eines hochgradigen Standardgases an ein niedrigeres Standardgas übertragen;

* Quantitative Messung im Infrarotspektrum mit guter Messstabilität und Messgenauigkeit;

Einsatz verschiedener TreibhausgaseStarke Absorption des Infrarotbandes, Berechnung des atmosphärischen Gehalts durch die Anpassung der Spektraldaten, kann die Messgenauigkeit von 1-5% erreichen, ohne eine Kalibrierungsgaskalibrierung zu verwenden. Bei der Kalibrierung mit hochwertigen Kalibriergasen (NIST, CMDL, GASLAB usw.) können die Genauigkeit und Genauigkeit der Messungen von CO2, CO, CH4 und N2O die von der WMO-GAW veröffentlichten Datenqualitätsanforderungen vollständig erfüllen oder sogar übertreffen.

Im Vergleich zu Beobachtungsdaten wurde gezeigt, dass die Messungen des UoW FTIR-Online-Treibhausgas-Analyzers mit anderen Methoden mit einer hohen linearen Anpassung und einer guten Vergleichbarkeit der Messergebnisse unter Verwendung von Kalibriergasen der gleichen Klasse erfolgen.

* Vollautomatischer Betrieb, fernbedienbar, geringe Wartungskosten und geringer Verbrauch;

* Ein Gerät zur gleichzeitigen Messung mehrerer Treibhausgaskonzentrationen und ihrer stabilen Isotopenverhältnisse mit niedrigen Gesamtbetriebskosten;

* Kein flüssiger Stickstoff oder tiefkalte Entfeuchtung erforderlich;

* Zufällig tragen Probenahme Gastrockner und Multi-Eingang;

* Vollautomatisch und kann über eine Netzwerkfernbedienung betrieben werden;

Instrumente Zusammensetzung:

* Probeneinsatzsystem, um die Probenbehandlung, die Auswahl der Probeneinsatzöffnung, die Entleerung der Messkammer und den Abblasprozess abzuschließen;

FTIR-Spektrometer zur Aufzeichnung des Infrarotspektrums von Gasproben;

* Spektralausverarbeitungssystem für die quantitative Berechnung des Messspektrums und die Anzeige der Ergebnisse in Echtzeit;

* Aufzeichnungssystem zur Aufzeichnung von Messergebnissen, Instrumentenparametern usw. und zur Bildung einer lesbaren Textdatei.

Gerätehardwaresystem:

* Gehäuse: Thermostatische Steuerung, um die Stabilität der Messung zu verbessern;

* Das Probenaufnahmesystem verfügt über 4 Probenaufnahmeleitungen, die alle mit Nafionfilter und Mg (CLO4) zur Trocknungsbehandlung von Probengas verwendet werden können;

* Computer-Steuerung des Durchflusses in/aus der Messkammer, der Elektromagnetventile, der Vakuumpumpe sowie der Messung von Druck, Temperatur und Durchfluss usw.;

* Das Probenaufnahmesystem kann auch 12 externe Ereignisschalter-Steuerschnittstellen zur Verfügung stellen, die bis zu 12 Magnetventilarbeiten gleichzeitig steuern können; 8-Wege externe analoge / digitale Signaleingangsschnittstelle zur Erfassung von Hilfsinformationen wie Durchfluss, Luftdruck, Temperatur;

* FTIR-Spektrometer-Auflösung: 0,5 oder 1 cm-1. Ausgestattet mit einer Bruker IR-Lichtquelle und einem elektronisch gekühlten MCT-Detektor (Frequenzbereich 1800-5000 cm-1) mit einer Lichtlänge von 24 m und einem Volumen von 3,5 L für die Messkammer mit mehreren Lichtbereichen;

* Vollautomatische Steuerung durch Computer, Messung, Anzeige und Aufzeichnung von Beobachtungen in Echtzeit, ohne menschliches Eingreifen während des normalen Betriebs;

Externe Betriebsumgebungen und Bedingungen:

* Arbeitsumgebung: 10-30 ℃, <90% RH;

* Stromversorgung: 220VAC, 50Hz, 500VA;

* Gasversorgung: Blasen mit hochreinem Stickstoff (N2) (0,2L min-1, 2m3 Woche-1) und Standardgas.

Beschreibung der Software:
Die Software basiert auf der Industriestandard-Sprache (Visual Basic). Das Softwareprogramm steuert die einzelnen experimentellen Zyklen, die jeweils das Blasen, die Probenahme, die Messspektroskopie, die Spektralalyse, die Anzeige der Beobachtungen und die Erstellung von Protokolldateien umfassen. Es ist möglich, das Zyklusprogramm künstlich zu modifizieren und kontinuierliche wiederholte Messsequenzen zu definieren, sowie die Fernsteuerung über eine Windows-Fernbedienungsverbindung. Die Hauptfunktionen der Software sind:

* Steuerung der Arbeit des Probenaufnahmesystems, einschließlich der Steuerung der Entleerung der Messkammer, der Entfernung, des Wechsels der Zuluftleitung, der Messung und Aufzeichnung von Druck, Temperatur und Durchfluss;

* Kontrollspektrometer zur Erfassung von Spektrendaten;

* Quantitative Online-Analyse von Spektraldaten;

* Messergebnisse in Echtzeit anzeigen;

* Erstellen von Beobachtungsprotokolldateien (CSV-Format);

* 24 Stunden kontinuierlicher Betrieb gemäß dem festgelegten Messzyklus;

Periodische Wartungsbetriebe (Messung des Hintergrundspektrums und des Referenzgas- oder Standardgasspektrums);

* Fernsteuerung über das Netzwerk.

Technische Indikatoren:

* Arten messen

die atmosphärischen Konzentrationen von CO2, CO, CH4 und N2O;

δ13C in CO2;

Zeitauflösung:

Für alle Arten 1-60 Minuten (Messgenauigkeit und zeitliche Auflösung abweichen)

Weitere Informationen
> Treibhausgase

Treibhausgase sind einige Spurgase in der Atmosphäre mit Infrarotstrahlungsaktivität, einschließlich Kohlendioxid, Methan, Stickoxid, Fluor, Wasserdampf und mehr als 30 Arten (Klassen). Treibhausgase sind transparent für die Kurzwellen-Strahlung der Sonne, aber haben eine offensichtliche Absorptionswirkung auf die Langwellen-Strahlung (Infrarot) der Sonne und der Erdoberfläche, so dass die Erwärmungswirkung von Treibhausgasen auf die Erdatmosphäre sehr offensichtlich ist. Ohne Treibhausgase würde die durchschnittliche globale Atmosphärentemperatur von derzeit 15 °C auf minus 19 °C sinken.

Seit der industriellen Revolution des 19. Jahrhunderts hat der Mensch große Mengen an Treibhausgasen in die Atmosphäre ausgestoßen. Bis 2005 stiegen die Konzentrationen von Kohlendioxid, Methan und Stickoxid in der globalen Atmosphäre von 280 ppb, 715 ppb und 270 ppb zu 379 ppb, 1774 ppb und 319 ppb, während die durchschnittliche globale Temperatur im gleichen Zeitraum um 0,74 °C stieg. Wenn das aktuelle Wachstum der Treibhausgase aufrechterhalten wird, wird die durchschnittliche globale Temperatur bis Ende des Jahrhunderts um 1,1 bis 6,4 °C steigen. Der globale Klimawandel wird ernsthafte Auswirkungen auf die menschliche Lebensumgebung haben, wie Klimaanomalien, Anstieg des Meeresspiegels, Rückzug der Gletscher, Schmelzen des Gefrierbodens, erhebliche Veränderungen der Biodiversität und der Verteilung usw. Um die Menschheit vor der Bedrohung der Klimaerwärmung zu schützen und eine weitere Verschlechterung der menschlichen Lebensumgebung zu verhindern, ist eine systematische langfristige Überwachung und Forschung der Konzentrationen der wichtigsten Treibhausgase in der Atmosphäre und ihrer Veränderungen erforderlich, um gemeinsame Maßnahmen der gesamten Menschheit zur Verringerung der Treibhausgasemissionen zu fördern.

MALT 5 – Spektralausungssoftware:
MALT5 ist eine Software zur Simulation und Übereinstimmung des Infrarotspektrums, insbesondere für die Fourier-Transformation des Infrarotspektrums. Es gibt zwei Modelle:

* Simulationsmodus: MALT berechnet das Transmissions-, Absorptions- und Emissionsspektrum einer Gasmischung in Kombination mit dem linearen (ILS) Messgerät. Die Probe kann mehr als eine Absorptionsschicht enthalten, die unterschiedliche Zusammensetzung, Temperatur und Druck aufweist.

* Übereinstimmungsmodus: Durch kontinuierliche Iterationen der Berechnungen wird die durchschnittliche Varianz zwischen dem Mess- und Berechnungsspektrum auf ein Minimum reduziert, wodurch ein passendes Spektrum berechnet wird.

Berechnungsbeschreibung:
Die Spektralberechnung basiert in der Regel auf der HITRAN-Datenbank der linearen Parameter. HITRAN bietet eine Reihe von Informationen zu Spektrallinienpositionen, Spitzenstärken, Spitzenbreiten, Druckumwandlungen und Temperaturen (siehe www.hitran.com). MALT berechnet den realen Absorptionskoeffizienten, einschließlich der molekularen Absorptionskoeffizienten bei der gewünschten Temperatur und Druck aus der oben genannten Datenbank; Das erhaltene Spektrum wird dann durch die Simulation des Absorptionskoeffizienten gemessen. Bei Gasen kann aufgrund des Mangels an linearen Parameterdaten ein quantitatives Referenzspektrum verwendet werden, um den Absorptionskoeffizienten zu berechnen, mit einer höheren Auflösung als die auf Probenspektrum basierende Auflösung.