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2013年 第32卷第4期 传感器与微系统 (TransducerandMicrosystemTechnologies) 121 一 种高灵敏度快速 CO2／水汽分析仪设计 张 静，刘建国，赵 欣，桂华侨，陆亦怀，田勇志 (1．中国科学院 环境光学与技术重点实验室，安徽 合肥 230031； 2．中国科学院 安徽光学精密机械研究所 环境光学中心。安徽 合肥 230031) 摘 要：CO。和水汽通量是全球碳循环和水循环的重要特征参数，而碳水通量测量难点在于需要精度高、 频率响应快的气体传感器。基于DSP与CPLD作为核心控制与处理模块，设计了一种非分光红外 c0，／水 汽分析仪。通过与标准气体对 比，CO 相对偏差为 1．638mg／m。，精度可达到 l×10一；水汽相对偏差为 5．39mg／m。，精度可达 10X10～。同时，与商业仪器进行了对比测量实验 ，气体浓度值基本一致 ，结果表 明：该仪器能够准确测定CO，，水汽浓度。 关键词：涡度相关技术；CO ／水汽分析仪 ；数字信号处理器；复杂可编程逻辑器件 中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2013)04-0121-04 Design 0fahigh sensitivityfastresponseCO2／water VaD0r anallyzer ZHANGJing，LIUJian-guo，ZHAO Xin，GUIHua—qiao，LUYi—huai，TIAN Yong-zhi (1．KeyLaboratoryofEnvironmentOpticsTechnology，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China； 2．AnhuiInstituteofOpticsandFineMechanics，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China) Abstract：CO2andwatervaporflux isan importantcharacteristicparametersofglobalcarboncycleand water cycle．ThedifficultyofmeasuringCO2andwatervaporfluxistheneedofhighprecision，fastrfequencyresponse gassensor．A non—dispersiveinrfaredCO2／watervaporanalyzer ，basedonDSPandCPLD asthecorecontroland processingmodule，isdeveloped．Comparedwith standard gas，relative deviation ofCO2 is1．638mg／m ，the precisioncanreachl×10～ ：relativedeviationofwatervaporis5．39I11g／Ul．theprecisioncanreach10X10 ． Bycomparativeexperiment，theconcentration isconsistentwithcommercialinstruments．Theresultshowsthatthe CO2／watervaporanalyzercanaccuratelymeasureCO2andwatervaporconcentration． Keywords：eddycovarianeetechnique；CO2／watervaporanalyzer；DSP；CPLD 0 引 言 无法满足脉动值测量。本文研究的开路式 CO ／水汽分析 地表湍流是近地层大气运动的一个重要物理特征，湍 仪测量光路完全暴露在空气中，开路式 的设计能够使空