闭路涡度通量观测系统

一、应用

闭路涡度系统基于涡度相关技术，可原位、连续、直接观测生态系统与大气之间的碳、水汽、甲烷等物质交换与能量交换通量。其密闭式气体检测设计，受降雨、结露、高湿、沙尘等野外恶劣环境的干扰更小，长期数据完整性优于开路系统，可稳定获取全年不间断的通量时序，有效解决恶劣环境下观测数据缺失的难题。

AZ-CPEC-L 闭路涡度相关法通量观测系统采用可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS），实现生态系统-大气界面多组分温室气体与活性气体通量的长期连续观测，广泛适配农田、森林、草地、湿地等各类生态系统的冠层气体交换研究。

二、系统功能特点

1. 高精度高频检测，满足涡度相关观测要求

主机 AZG-LM 采用 TDLAS 激光吸收光谱技术，实现 10Hz 高频测量，可精准捕捉大气湍流引起的气体浓度快速脉动，满足闭路涡度协方差通量计算对响应速度的要求。

2. 多气体同步测量，配置灵活

模块化设计，可根据科研需求自由组合气体测量通道，支持多种温室气体同步测量（CO₂、CH₄、N₂O、H₂O），一套系统即可完成多目标气体通量的同步获取，无需多台仪器并行观测。

3. 抗干扰能力强，野外适应性好

闭路式腔内检测模式，气体在仪器密闭样品池内完成检测，不受降雨、结露、强光干扰；配备惯性颗粒物分离进气装置，有效阻挡沙尘颗粒物，避免采样管路污染，野外长期运行数据连续性优于开路系统。

4. 完整的通量预处理与计算能力

配套涡度专用数据整合处理软件，自动完成风速-浓度时序时间对齐，直接输出目标气体通量结果。

三、系统组成

整套 AZ-CPEC-L 闭路涡度相关法通量观测系统由 AZG-LM 激光气体分析仪主机、三维超声风速采集模块、恒温防护机箱、涡度数据整合软件组成：

图1 AZ-CPEC-L 系统典型安装示意图

1. AZG-LM 激光气体分析仪主机

系统核心检测单元，采用可调谐半导体激光吸收光谱技术与多光程吸收池，实现 CO₂、CH₄、N₂O、H₂O 气体高频浓度检测，提供 RS485 数据输出接口，DC24V 供电。

2. 三维超声风速采集模块

三维超声风速仪，高频采集三维 U/V/W 风速，获取湍流脉动信号；在超声探头中心布设采样进气口，直接抽取探头位置的大气样品。

3. 恒温防护机箱

野外防护机箱，容纳分析仪、泵体、电控组件，实现温控防护，适应 -20~60℃ 野外环境。

4. 涡度数据整合软件

实现原始数据读取、时序对齐、计算输出各气体涡度通量，支持数据导出分析。

四、技术指标

（1）气体分析仪性能（AZG-LM-4M）

分析仪其它参数：

（2）三维超声风速采集模块

1. 采样频率：10Hz；

2. 测量要素：三维风速 U、V、W。

（3）系统整体指标

1. 气路：带颗粒物分离、管路活性钝化处理；

2. 软件功能：风速-浓度时间对齐、输出各气体通量；

3. 工作环境：整机可长期野外露天安装，适应农田、森林、湿地等野外复杂环境。