[发明专利]气体浓度通量测量装置

摘要

提供一种以森林等广阔区域为测量对象、不受共存物质影响、响应性高且具有优异测量稳定性的气体浓度通量测量装置，其具有：激光光源；激光输出控制装置；波长调制控制装置；第一受光装置；第一直流成分检测器；第一波长调制解调器；光学系统；参照单元；第二受光装置；第二直流成分检测器；第二波长调制解调器；第三波长调制解调器；解析装置；加法器；温度测量单元；压力测量单元；和流速测量单元，分别直接测量测量区域中的气流水平二个方向的流速成分和垂直方向的流速成分，并将这些测量信号输出到解析装置，其中，解析装置利用从上述流速测量单元输入的信号进行基于涡度相关理论的解析，并利用该解析结果通过计算求得测量对象气体的动量通量和浓度。

主权项

1.一种气体浓度通量测量装置，具有：至少一个光源，使测量对象气体中固有的吸收波长的激光向测量区域振荡；激光输出控制装置，控制所述光源的输出动作；波长调制控制装置，输出用于相对由所述光源振荡的激光的振荡波长施加调制的调制信号，且输出与该调制同步的参照信号；第一受光装置，接收透过测量区域而来的激光，且输出与该受光强度对应的信号；第一直流成分检测器，从由所述第一受光装置输出的信号中去除作为调制信号的交流成分，输出受光强度的直流成分；第一波长调制解调器，根据来自所述波长调制控制装置的参照信号，从所述第一受光装置输出的信号中检测出加入到激光中的波长调制信号的偶数次高次谐波成分，输出和测量区域的测量对象气体浓度成比例的信号；光学系统，将由所述光源振荡的激光分配为两份以上；参照单元，其配置在如下所述的位置：浓度已知的所述测量对象气体被密封，通过所述光学系统被分配且不朝向测量区域的激光透过所述密封气体中的位置；第二受光装置，接收透过所述参照单元内的密封气体而来的激光，且输出和该受光强度对应的信号；第二直流成分检测器，从由所述第二受光装置输出的信号中去除作为调制信号的交流成分，输出受光强度的直流成分；第二波长调制解调器，根据来自所述波长调制控制装置的参照信号，从所述第二受光装置输出的信号中检测出加入到激光中的波长调制信号的偶数次高次谐波成分，输出和所述参照单元内的密封气体浓度成比例的信号；第三波长调制解调器，根据来自所述波长调制控制装置的参照信号，从所述第二受光装置输出的信号中检测出加入到激光中的波长调制信号的奇数次高次谐波成分，输出用于将激光波长固定化为测量对象气体的吸收波长的基准信号；解析装置，根据由所述第一直流成分检测器、第一波长调制解调器、第二直流成分检测器、及第二波长调制解调器输出的信号，计算出测量区域中的气体浓度及固体粒子浓度，输出其计算结果；加法器，将来自所述波长调制控制装置的调制信号和来自所述第三波长调制解调器的激光波长固定化信号相加，将该加和信号作为输出到所述激光输出控制装置的外部控制信号输出；温度测量单元，测量测量区域的温度，将和该测量值对应的信号输出到所述解析装置；和压力测量单元，测量测量区域的压力，将和该测量值对应的信号输出到所述解析装置，该气体浓度通量测量装置的特征在于，进一步具有流速测量单元，分别直接测量测量区域中的气流的水平二个方向的流速成分和垂直方向的流速成分，并将这些测量信号输出到所述解析装置，所述解析装置利用由所述流速测量单元输入的信号，进行基于涡度相关理论的解析，利用该解析结果通过运算求得测量区域的动量通量、测量对象气体的浓度通量、及测量对象气体浓度。