[發明專利]氣體分析器

無效

• 申請號: 201210082786.7
• 申請日: 2008-11-06
• 公開（公告）號: CN102645409A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: M·D·費托;R·D·艾科爾斯;G·G·伯巴;D·K·麥克德米特;J·M·威爾斯
• 申請（專利權）人: 利康股份有限公司
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N21/00;G01K7/02;G01L7/00;G01D21/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 錢孟清

本發明專利申請是國際申請號為PCT/US2008/082671，國際申請日為2008年11月6日，進入中國國家階段的申請號為200880132651.9，名稱為“氣體分析器”的發明專利申請的分案申請。

背景技術

本發明一般涉及氣體分析，尤其涉及用于測量氣體含量(concentration)的系統和方法。

大氣中增加的二氧化碳含量以及由此導致的溫室效應和氣候變化已經變成科學研究的重要課題。為便于理解全球碳平衡，有必要確定大氣與陸地和海洋生態系統之間的二氧化碳和能量交換的速率。一種稱為“渦流協方差”的測量技術已被廣泛用于確定這些速率。地球表面之上數百米內的空氣是最為動蕩的，從而稱為“渦流”的湍流結構(可變大小的旋渦)負責大多數氣體(包括二氧化碳和水蒸氣)、以及地表與大氣之間的熱量和動量的垂直輸運。這種輸運的速率可根據風速的垂直分量、二氧化碳和水蒸氣的含量、以及大氣溫度的同步、高頻測量來計算。

為了測量二氧化碳和水蒸氣的含量，可使用氣體分析器來分析適當波長帶中的光透過氣樣(gas?sample)的透射比。使用某些氣體分析器，含有未知含量的二氧化碳和水蒸氣的樣氣被置入樣品槽中，而具有零含量或已知含量的二氧化碳和水蒸氣的參比氣體被置入參比槽中。分析器根據與透射樣品槽的光和透射參比槽的光之間的差異成比例的校準信號來測量樣品槽中的未知氣體含量。

在渦流協方差應用中，充滿塵埃和花粉的環境空氣必須以高流速通過分析器，以便使該分析器具有必要的頻率響應。即便空氣被過濾了，也還是可預期樣品槽的污染，尤其是在長配置期間，從而需要分析器回廠返修以便清洗。這是一個昂貴且耗時的過程，尤其是在分析器在諸如亞馬遜盆地、阿拉斯加北坡、或非洲沙漠的偏遠地區中使用時。

因此，存在對經改進氣體分析器的需要。具體而言，需要便于清洗且提供穩健測量能力的氣體分析器。

概述

提供用于測量氣體含量、尤其測量氣體成分的干摩爾分數的系統和方法。根據各個實施例的系統和方法允許為包括高速通量測量在內的多種環境監測應用快速測量氣體密度和/或氣體的干摩爾分數。

根據各個實施例，提供實現樣氣的氣體含量的快速測量、同時實現樣氣的壓力和溫度的快速測量的系統和方法。此外，與現有設備相比，根據各個實施例的設備能有利地使用顯著短得多的進氣管且功耗顯著降低。

各個實施例還提供氣體分析器的獨特機械-光學設計方案，其在無工具可拆卸氣槽中包括若干新穎元件。各個實施例還允許使用氣流的溫度和壓力測量來測量可拆卸氣槽中氣體的干摩爾分數。

根據本發明的一方面，提供一種氣體分析器，其通常包括：包括檢測器的檢測器部分；包括光源的光源部分；以及可拆卸地設置在光源部分和檢測器部分之間的可拆卸氣槽(gas?cell)?？刹鹦稓獠弁ǔ０ㄏ薅ɡ绶忾]氣流通道的氣流通道的外殼結構，其中在附連時來自光源的發射光沿著光路通過氣流通道通向檢測器部分。氣槽通常還包括進氣口、出氣口、第一溫度傳感器、以及壓力傳感器，其中進氣口和出氣口位于外殼結構上，第一溫度傳感器適于測量流入氣流通道中的氣體的溫度，壓力傳感器位于氣流通道中外殼結構的內點處，該壓力傳感器適于測量氣流槽中內點處的氣體壓力。在特定方面中，可拆卸氣槽進一步包括位于出氣口附近的第二溫度傳感器，其中第一溫度傳感器位于進氣口附近。

根據本發明的另一方面，提供一種氣體分析器，其通常包括：包括檢測器的檢測器部分；包括光源的光源部分；以及可拆卸地設置在光源部分和檢測器部分之間的可拆卸氣槽?？刹鹦稓獠弁ǔ０ㄏ薅ɡ绶忾]氣流通道的氣流通道的外殼結構，其中在附連時來自光源的發射光沿著光路通過氣流通道通向檢測器部分。氣槽通常還包括進氣口、出氣口、位于進氣口附近的第一溫度傳感器、以及位于出氣口附近的第二溫度傳感器，其中進氣口和出氣口位于外殼結構上。在特定方面中，氣體分析器包括位于氣流通道中外殼結構的內點處的壓力傳感器，該壓力傳感器適于測量氣流槽中內點處的氣體壓力。