[發明專利]一種微型化二氧化碳探測儀的校準系統

在審

• 申請號: 202110243005.7
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112903618A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 李夢娜;胡鶴鳴;李春輝;崔驪水;戚潤東;曹鵬
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G01N21/3518
• 分類號: G01N21/3518;G01N21/359
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司 11588
• 代理人: 陳建

本發明公開一種微型化二氧化碳探測儀的校準系統，其包括：基于微型化二氧化碳探測儀的測量原理，建立非色散紅外的理論模型；基于測量原理建立的實驗裝置，針對溫度、壓力的動態變化范圍對儀器進行環境變化測試；基于建立的測量模型和實驗數據，通過微型化二氧化碳探測儀的原始數據與高精度二氧化碳測量儀器數據間的擬合分析，建立數據的回歸模型和校準曲線擬合，實現不同溫度、壓力下的二氧化碳探測儀數據結果的校準。

技術領域

本發明屬于環保領域，特別是涉及一種微型化二氧化碳探測儀的校準系統。

背景技術

城市群高密度二氧化碳(CO₂)組網觀測，可以獲取對人口活動密集區域的CO₂變化規律的全新認識，在城市尺度上提供連續、可靠精度的大氣環境要素和CO₂濃度探測數據。基于微型化二氧化碳探測儀的CO₂組網觀測數據，可提供不同城市空間和不同尺度的CO₂濃度觀測數據，對于深入認識城市尺度碳源、匯變化規律，研究不同尺度CO₂運動以及城市碳排放模型構建，深刻理解城市排放和全球氣候變化的相互關系至關重要。

目前，多點位觀測儀和移動監測車是實現城市群CO₂濃度測量的重要觀測手段。基于多點位觀測的城市群高密度CO₂組網觀測，其目標是通過微型化低成本、中精度CO₂觀測系統集成和校準系統設計，組建具有國際先進水平、適合在城市群部署的高密度二氧化碳濃度觀測網。因此，利用微型化二氧化碳探測儀實現CO₂觀測數據的采集、存儲、遠傳，并確認其在不同環境下的長時間運行的穩定性和可靠性，對于城市群高密度CO₂觀測網的成功實現至關重要。

然而，目前廣泛使用的可提供多尺度觀測數據的基于非色散紅外(NDIR)傳感器SenseAir K30，雖然成本較低，但其CO₂濃度測量觀測結果易受到環境溫度、濕度、大氣壓力及使用周期等因素影響，使得數據精度難以滿足發展適合高密度部署的城市群碳監測的微型化二氧化碳探測儀應用需要。

因此，為了獲得傳統方法難以實現的高分辨率CO₂區域探測數據，需要實現微型化CO₂濃度探測儀的規范化校準、系統集成、城市群組網優化等關鍵技術。

發明內容

本發明的目的是為了實現微型化二氧化碳濃度探測儀的方便有效的實驗室校準、現場校準和數據質量控制，降低傳感器長期漂移的影響，實現用較低成本獲得較高的數據準確度水平。

本發明提供了一種微型化二氧化碳探測儀的校準系統，其包括：

實驗箱，在所述實驗箱內設置溫壓傳感器、微型化二氧化碳探測儀；

高精度二氧化碳分析儀，所述高精度二氧化碳分析儀與所述實驗箱通過管路連接；

對實驗箱內的溫度、壓力和濕度進行調節，微型化二氧化碳探測儀測試環境動態變化；

根據微型化二氧化碳探測儀的測量原理，建立非色散紅外測量模型；

基于非色散紅外測量模型和微型化二氧化碳探測儀的測量數據，以高精度二氧化碳分析儀的數據作為標準值，對微型化二氧化碳探測儀進行校準；

基于建立的測量模型和實驗數據，通過微型化二氧化碳探測儀的原始數據與高精度二氧化碳測量儀器數據間的擬合分析，建立數據的回歸模型和校準曲線擬合，實現不同溫度、壓力下的微型化二氧化碳探測儀數據結果的校準。

其中，所述建立非色散紅外測量模型的步驟包括，基于實時測量紅外光經過待測氣體后探測器接收到的光強增量信號，計算平均透射率并建立與待測氣體體積的關系，建立理論測量模型并在Matlab數據平臺中完成模型的測試。