[发明专利]一种土壤呼吸气体多路测量的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤呼吸气体多路测量的装置和方法，具体地说是一种通 过切换测量通路实现测量多种气体的装置和方法，应用于生态环境基础研究等 领域。

背景技术

土壤呼吸是碳循环研究领域中的一个的热点问题,并且作为全球碳循环的 一个重要组成部分，直接关系到温室气体的排放，影响着世界环境的安全，得 到越来越多各国政府及学者重视。土壤呼吸严格意义上来讲是指未受扰动土壤 中产生CO2的所有代谢作用(包括土壤有机质的分解、土壤微生物的呼吸、植 物的根系呼吸及土壤无脊椎动物的呼吸)，以及含碳矿物质的化学氧化作用等。

土壤呼吸气体测量实验是碳循环研究领域中重要测量实验，一般需要在实 验区域进行多点监测数据，即在野外实验现场需要布置多台气体分析仪和数据 采集器，不仅增加了实验测量设备成本，而且导致测试现场凌乱，采集数据也 不便于统一管理，给科技工作者后期数据处理带来严重麻烦。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提出一种土壤呼吸气体多路测量的方 法，进行土壤呼吸气体多路测量，不仅降低土壤呼吸气体测量实验设备产本， 而且便于对各个实验箱进行管理。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种土壤呼吸气体多路测量 的装置，包括控制器单元、实验箱开关单元、测量通道切换单元和数据采集与 存储单元；控制器单元与实验箱开关单元、测量通道切换单元连接，数据采集 与存储单元与实验箱开关单元、测量通道切换单元连接；

所述实验箱开关单元用于实现多个实验箱的开与关，接收控制器单元信号， 并将各实验箱的开/关状态反馈至数据采集与存储单元；

所述测量通道切换单元用于控制实验箱开关单元内各实验箱的通道切换， 接收控制器单元的切换信号，并将实验箱内气体传输至数据采集与存储单元；

所述数据采集与存储单元用于测量气体并显示测量结果。

所述实验箱开关单元包括多个实验箱，每个实验箱的箱门与控制其开关的 电机连接，电机与控制器单元、数据采集与存储单元连接。

所述测量通道切换单元包括多个电磁阀和一个真空泵；每个电磁阀的输入 端与其对应的实验箱的出口连接，每个电磁阀的输出端均与真空泵的入口连接， 真空泵的出口与数据采集与存储单元连接。

所述数据采集与存储单元包括相互连接的数据采集器和气体分析仪；数据 采集器与各实验箱所对应的电机连接，气体分析仪与真空泵的出口连接。

一种土壤呼吸气体多路测量的方法，包括以下步骤：

1)控制器单元使能实验箱开关单元内某个实验箱；控制器单元通过控制直 线电机关闭该实验箱，并控制该实验箱对应的电磁阀打开；

2)启动真空泵，将该实验箱里的气体抽到气体分析仪进行测量；然后，等 待实验箱工作周期到达；

3)实验箱工作周期达到后，判断实验箱工作周期是否到达系统工作周期， 如果到达，控制器单元并进入下一个系统工作周期，返回步骤1)；

否则判断系统工作周期内是否所有实验箱已经工作过；如果还有没工作的 实验箱，则使能下一个实验箱，并返回步骤1)；如果无，则等待系统工作周期 到达，进入下一轮系统工作周期，返回步骤1)。

本发明具有如下优点：

1.稳定可靠、成本低。本发明选用高可靠的可编程逻辑控制器作为核心控 制器，提高实验装置的可靠性。本方法选用常用电气元件，结构简单、硬件成 本低，易于实现。

2.便于数据统一管理。本发明利用一个数据采集器对多个实验箱进行数据 采集，数据存储结构清晰，便于对各个实验箱数据进行统一处理。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明的结构原理图；

图3是本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明选用可编程逻辑控制器作为核心控制器，利用电磁阀和微型真空泵 将各个实验箱按照一定次序分别于气体分析仪相连，利用直线电机关闭需要测 量实验箱，利用数据采集器记录气体分析仪数据及各个实验箱工作状态，并根 据各个实验箱工作状态可以态确定采集数据的实验箱，实现土壤呼吸气体多路 测量。

本发明涉及以下两项关键技术：