[发明专利]利用激光光谱技术测量稻田多点位温室气体排放量的装置

说明书

本发明涉及一种利用激光光谱技术测量稻田多点位温室气体排放量的装置。该装置包括信号采集模块和信号解调模块；信号采集模块包括气体环境探测单元和传输探测光纤；气体环境探测单元包括探测气室光开关、探测气室阵列；探测气室内设开放式多通池；信号解调模块包括气体监测光源光开关、气体监测光源子模块、气体监测解调子模块；所述的探测气室阵列中，探测气室采用封闭式自动采样箱。该装置相比传统的气体浓度测量方法具有更高的性价比，而且实时原位监测稻田多点位温室气体排放情况，对于农业具有重要意义。

技术领域

本发明属于气体传感领域，具体涉及一种利用激光光谱技术测量稻田多点位温室气体排放量的装置。

背景技术

根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次报告，在1951-2012年间，每10年全球地表温度上升0.12度。温室气体排放是气候变化的主要原因，而农业生产活动的温室气体排放占全球温室气体排放总量的20%-35%，排放总量仅次于能源，居第二。在农作物中，水稻成为排放CH₄和N₂O的典型作物代表，而中国水稻产量约占世界水稻产量的28.6%，中国稻田排放的甲烷气体约占世界总量的29%，水稻种植过程中产生的甲烷气体约占大气中甲烷的10%-20%。在温室气体中，N₂O是对增温潜势贡献最大的气体，农业活动排放的N₂O可达到排放总量的90%。因此，建立田间检测网络，实时监测稻田温室气体排放量是目前刻不容缓的一项工作。水稻种植过程中水分管理的多样性（持续淹水、淹水－烤田－淹水、淹水－烤田－湿润灌概和早直播等），增加了稻田温室气体排放总量估算的复杂性和不确定性。针对稻田温室气体排放量的估算方法中，实测法是通过直接测量气体浓度等来估算气体排放量。在现有研究中，大多数研究者采用的是气相色谱法来检测稻田排放的温室气体浓度，但气相色谱法价格昂贵，而且通常不是在稻田原位。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种利用激光光谱技术测量稻田多点位温室气体排放量的装置，实现更高性价比的实时原位监测稻田多点位温室气体排放情况，对农业具有重要作用，应用前景十分广泛。

一种利用激光光谱技术测量稻田多点位温室气体排放量的装置，包括信号采集模块和信号解调模块；信号采集模块包括气体环境探测单元和传输探测光纤；气体环境探测单元包括探测气室光开关、探测气室阵列；探测气室内设开放式多通池；信号解调模块包括气体监测光源光开关、气体监测光源子模块、气体监测解调子模块；所述的探测气室阵列中，探测气室采用封闭式自动采样箱。

所述的封闭式自动采样箱包括环形槽底座和箱体两部分，箱体设有可定时开关气门和传输光纤小孔。

所述的开放式多通池包括两面高反射率的镜子。

所述稻田温室气体包括如下一种或者多种：CH₄、N₂O、CO₂。

所述的信号解调模块中进一步设有振动信号解调部分和一个信号解调光开关。

所述的装置，为了提高精度，探测气室阵列中部分探测气室内设有长程多通池，或利用灵敏度更高的光声吸收光谱技术或腔增强吸收光谱技术。

本发明的有益效果

本发明相比于传统的气相色谱法，能够实现更高性价比的实时原位监测稻田多点位温室气体排放情况。

附图说明

图1为利用激光光谱技术测量稻田多点位温室气体排放量的装置的一种结构示意图；

图中，1为气体环境探测单元，2为传输探测光纤、3为信号解调模块、4为气体监测光源光开关、5为探测气室光开关、6为气体监测光源子模块、7为气体监测解调子模块、8为探测气室阵列、9为多通池。

图2为封闭式自动采样箱的结构示意图；

图中，10为环形槽底座；11为箱体；12为可定时开关气门；13为传输光纤小孔。