[发明专利]一种微型化二氧化碳探测仪的校准系统

说明书

本发明公开一种微型化二氧化碳探测仪的校准系统，其包括：基于微型化二氧化碳探测仪的测量原理，建立非色散红外的理论模型；基于测量原理建立的实验装置，针对温度、压力的动态变化范围对仪器进行环境变化测试；基于建立的测量模型和实验数据，通过微型化二氧化碳探测仪的原始数据与高精度二氧化碳测量仪器数据间的拟合分析，建立数据的回归模型和校准曲线拟合，实现不同温度、压力下的二氧化碳探测仪数据结果的校准。

技术领域

本发明属于环保领域，特别是涉及一种微型化二氧化碳探测仪的校准系统。

背景技术

城市群高密度二氧化碳(CO₂)组网观测，可以获取对人口活动密集区域的CO₂变化规律的全新认识，在城市尺度上提供连续、可靠精度的大气环境要素和CO₂浓度探测数据。基于微型化二氧化碳探测仪的CO₂组网观测数据，可提供不同城市空间和不同尺度的CO₂浓度观测数据，对于深入认识城市尺度碳源、汇变化规律，研究不同尺度CO₂运动以及城市碳排放模型构建，深刻理解城市排放和全球气候变化的相互关系至关重要。

目前，多点位观测仪和移动监测车是实现城市群CO₂浓度测量的重要观测手段。基于多点位观测的城市群高密度CO₂组网观测，其目标是通过微型化低成本、中精度CO₂观测系统集成和校准系统设计，组建具有国际先进水平、适合在城市群部署的高密度二氧化碳浓度观测网。因此，利用微型化二氧化碳探测仪实现CO₂观测数据的采集、存储、远传，并确认其在不同环境下的长时间运行的稳定性和可靠性，对于城市群高密度CO₂观测网的成功实现至关重要。

然而，目前广泛使用的可提供多尺度观测数据的基于非色散红外(NDIR)传感器SenseAir K30，虽然成本较低，但其CO₂浓度测量观测结果易受到环境温度、湿度、大气压力及使用周期等因素影响，使得数据精度难以满足发展适合高密度部署的城市群碳监测的微型化二氧化碳探测仪应用需要。

因此，为了获得传统方法难以实现的高分辨率CO₂区域探测数据，需要实现微型化CO₂浓度探测仪的规范化校准、系统集成、城市群组网优化等关键技术。

发明内容

本发明的目的是为了实现微型化二氧化碳浓度探测仪的方便有效的实验室校准、现场校准和数据质量控制，降低传感器长期漂移的影响，实现用较低成本获得较高的数据准确度水平。

本发明提供了一种微型化二氧化碳探测仪的校准系统，其包括：

实验箱，在所述实验箱内设置温压传感器、微型化二氧化碳探测仪；

高精度二氧化碳分析仪，所述高精度二氧化碳分析仪与所述实验箱通过管路连接；

对实验箱内的温度、压力和湿度进行调节，微型化二氧化碳探测仪测试环境动态变化；

根据微型化二氧化碳探测仪的测量原理，建立非色散红外测量模型；

基于非色散红外测量模型和微型化二氧化碳探测仪的测量数据，以高精度二氧化碳分析仪的数据作为标准值，对微型化二氧化碳探测仪进行校准；

基于建立的测量模型和实验数据，通过微型化二氧化碳探测仪的原始数据与高精度二氧化碳测量仪器数据间的拟合分析，建立数据的回归模型和校准曲线拟合，实现不同温度、压力下的微型化二氧化碳探测仪数据结果的校准。

其中，所述建立非色散红外测量模型的步骤包括，基于实时测量红外光经过待测气体后探测器接收到的光强增量信号，计算平均透射率并建立与待测气体体积的关系，建立理论测量模型并在Matlab数据平台中完成模型的测试。