一種農(nóng)田氨氣在線監(jiān)測的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種農(nóng)田氨氣在線監(jiān)測的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氨(NH3)是大氣環(huán)境中非常重要的堿性氣體，在大氣化學(xué)、氣溶膠形成過程中均有著重要的作用。在最近普遍受到關(guān)注的PM2.5中，順3是非常重要的前體物質(zhì)之一。同時，氨也易揮發(fā)到空氣中，經(jīng)氧化后可生成二次污染物。另外，氨也是大氣酸沉降的重要組成部分，會導(dǎo)致土壤酸化和水體富營養(yǎng)化。因此，氨氣排放的控制受到越來越多的關(guān)注。
[0003]農(nóng)田是氨氣排放的主要來源之一，為了控制農(nóng)田氨氣的排放，需要了解農(nóng)田氨氣的排放濃度和排放通量，尤其是排放通量的計(jì)算，可以為管理提供強(qiáng)有力的把手。
[0004]—般狀況下，農(nóng)田排放的氨氣濃度是非常低的，目前，農(nóng)田氨氣監(jiān)測常用的方法是風(fēng)洞法與可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器法。風(fēng)洞法可以測定氨氣排放的濃度，也可以計(jì)算氨氣的排放通量，但該方法無法實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時測定，需要在實(shí)驗(yàn)室中采用常規(guī)化學(xué)方法分析后才能計(jì)算氨氣的揮發(fā)量，比較費(fèi)時費(fèi)力；而可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器檢測限較低，一般可達(dá)到lppb，可以滿足對農(nóng)田氨氣的在線監(jiān)測，但它目前只在開放環(huán)境下使用，只能實(shí)現(xiàn)對濃度的測定，而無法測定排放通量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種可以模擬農(nóng)田環(huán)境，并可以在氨氣濃度很低，變化很小的情況下下實(shí)現(xiàn)農(nóng)田氨氣在線監(jiān)測的系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]—種農(nóng)田氨氣在線監(jiān)測的系統(tǒng)，包括:
[0007]進(jìn)氣部分；
[0008]測試部分，包括測試箱體(23)、氨氣測定儀(21)和風(fēng)速儀(24);所述的氨氣測定儀(21)包括激光發(fā)射裝置(211)、激光接收裝置(212)和信號處理裝置(214);
[0009]調(diào)速部分，包括調(diào)速箱體(31)和風(fēng)扇(32)作用是控制整個測試箱體內(nèi)的風(fēng)速；調(diào)速箱體(31)和進(jìn)氣箱體設(shè)置在測試箱體(23)的兩側(cè)，風(fēng)扇(32)的轉(zhuǎn)速高低根據(jù)所述的風(fēng)速儀(24)的檢測結(jié)果進(jìn)行調(diào)整；
[0010]出氣部分，包括氣箱體(41)，與所述的調(diào)速箱體(31)相連接；
[0011]其特征在于，
[0012]所述的測試箱體(23)為透明箱體，在其內(nèi)側(cè)相對的兩面各設(shè)置有幾個反光鏡，所述的激光發(fā)射裝置(211)發(fā)射的激光在照射到其中一個反光鏡后，反射的激光經(jīng)過其他的反光鏡反射若干次之后到達(dá)所述的激光接收裝置(212)。
[0013]本實(shí)用新型針對風(fēng)洞法和可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器監(jiān)測氨氣的不足，綜合了風(fēng)洞法和可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點(diǎn)，在改進(jìn)的風(fēng)洞系統(tǒng)中加入可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，提供了一種農(nóng)田氨氣在線監(jiān)測的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的測試箱體內(nèi)裝有多個反光鏡，增加了光程，提高了檢測精確度，可以監(jiān)測很小的氨氣濃度及變化。此外，由于采用風(fēng)洞式的測試環(huán)境，既能監(jiān)測農(nóng)田氨氣排放的濃度，也可以根據(jù)濃度和風(fēng)速及橫截面積計(jì)算氨氣的排放通量。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例農(nóng)田氨氣在線監(jiān)測裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是測試部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:11.進(jìn)氣部分箱體12.PVC管21.氨氣測定儀211.激光發(fā)生裝置212.激光接收裝置213.光纖214.信號處理裝置215.信號處理模塊216.電源模塊217.數(shù)據(jù)存儲模塊22.溫濕度感應(yīng)器23.測試部分箱體231.光學(xué)反射鏡232.光學(xué)透射鏡24.風(fēng)速儀31.調(diào)速部分箱體32.風(fēng)扇41.出氣部分箱體
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。
[0018]如圖所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的農(nóng)田氨氣在線監(jiān)測裝置包括進(jìn)氣部分、測試部分、調(diào)速部分以及出氣部分。
[0019]進(jìn)氣部分是由箱體11和15行15列的PVC管12組成的，箱體11可以是常見的鋁合金材料制成，每根PVC管長15cm，直徑為4cm。添加PVC管的作用是把大渦旋分割為小渦旋，降低紊流度，同時，將氣流引直，改善氣流扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，以便使測試部分的氣流狀態(tài)與外界環(huán)境相一致。
[0020]測試部分由氨氣測定儀21、溫濕度感應(yīng)器22、箱體23、風(fēng)速儀24組成，作用是測試農(nóng)田氨氣排放的濃度和通量。箱體23是透明有機(jī)玻璃制成，以保障測試部分的光照與外界相一致，并且有機(jī)玻璃邊緣由鋁合金材料包裹，以便與其他部分相連接。氨氣測定儀21由激光發(fā)射裝置211、激光接收裝置212、信號處理裝置214組成，所述信號處理裝置214設(shè)有主板，并且在主板上設(shè)有信號處理模塊215、電源模塊216和數(shù)據(jù)存儲模塊217。其中激光發(fā)射裝置211和激光接收裝置212分別通過光纖213與所述信號處理模塊217連接。所述激光發(fā)射裝置211和激光接收裝置212前分別放置光學(xué)透射鏡232。在本實(shí)施例中，所述激光發(fā)射裝置211采用的是可調(diào)諧單頻半導(dǎo)體激光器，其是由一個激光二極管和用于控制發(fā)出頻率用的光柵組成。在本實(shí)施例中，激光接收裝置212含有光電轉(zhuǎn)換元件，該元件把接收的光學(xué)信號傳遞到信號處理模塊215中。數(shù)據(jù)儲存模塊217既可以是閃存卡，也可以是外部計(jì)算機(jī)設(shè)備，這樣外部計(jì)算機(jī)設(shè)備通過以太網(wǎng)口或RS232端口與主機(jī)控制連接，數(shù)據(jù)信息便可以傳送到外部的數(shù)據(jù)庫中。
[0021]調(diào)速部分是由箱體31和風(fēng)扇32組成的，箱體31可以是鋁合金材料制成，作用是控制測試部分內(nèi)的風(fēng)速。
[0022]出氣部分是由箱體41構(gòu)成的，箱體41可以是鋁合金材料制成，作為氣體的出風(fēng)口，其作用是保持整個裝置的氣體暢通。
[0023]在使用中，依據(jù)風(fēng)速儀24測定的風(fēng)速，通過調(diào)速部分內(nèi)風(fēng)扇42的風(fēng)速控制，使得整個測試部分內(nèi)的風(fēng)速與外界風(fēng)速相一致，此時，氨氣開始進(jìn)入進(jìn)氣部分的箱體11中，通過進(jìn)氣部分中PVC管12的整流，氨氣進(jìn)入測定部分，最后經(jīng)過調(diào)速部分、出氣部分進(jìn)入到外界環(huán)境中。
[0024]在使用中，氨氣通過測試部分時，所述激光發(fā)射裝置211發(fā)出的激光先透光光學(xué)透光鏡232，然后經(jīng)過測試部分的七塊光學(xué)反射鏡231的反射，最終被激光接收裝置212所接收。需要說明的是，考慮到農(nóng)田排放的氨氣濃度是非常低的，如果光程太短，有可能測不出氨氣濃度的變化，為了測定較低濃度下，氨氣的變化，本實(shí)施例中，在測試部分設(shè)置了七塊光學(xué)反射鏡231，從而增加了光程。但也可以根據(jù)實(shí)際需要對光學(xué)反射鏡的數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)增減。
[0025]在使用中，氨氣經(jīng)過可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的測定，可以得到濃度；從風(fēng)速儀24中可以獲得風(fēng)速，風(fēng)速與橫截面面積相乘，可以得到流量；濃度與流量相乘，可以得到氨氣的排放通量。
[0026]在使用中，各部分之間通過焊接的方式相連接。
[0027]在使用中，溫濕度感應(yīng)器22可以讀取測試部分內(nèi)的溫濕度。
[0028]在使用中，調(diào)速部分的風(fēng)扇32可以調(diào)控測試部分內(nèi)的風(fēng)速。
[0029]在使用中，整個裝置可以放在推車或機(jī)動車上，以方便移動。
[0030]以上所述是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在符合本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干的改進(jìn)，這些改進(jìn)也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種農(nóng)田氨氣在線監(jiān)測的系統(tǒng)，包括: 進(jìn)氣部分； 測試部分，包括測試箱體(23)、氨氣測定儀(21)和風(fēng)速儀(24);所述的氨氣測定儀(21)包括激光發(fā)射裝置(211)、激光接收裝置(212)和信號處理裝置(214); 調(diào)速部分，包括調(diào)速箱體(31)和風(fēng)扇(32)作用是控制整個測試箱體內(nèi)的風(fēng)速；調(diào)速箱體(31)和進(jìn)氣箱體設(shè)置在測試箱體(23)的兩側(cè)，風(fēng)扇(32)的轉(zhuǎn)速高低根據(jù)所述的風(fēng)速儀(24)的檢測結(jié)果進(jìn)行調(diào)整； 出氣部分，包括氣箱體(41)，與所述的調(diào)速箱體(31)相連接； 其特征在于， 所述的測試箱體(23)為透明箱體，在其內(nèi)側(cè)相對的兩面各設(shè)置有幾個反光鏡，所述的激光發(fā)射裝置(211)發(fā)射的激光在照射到其中一個反光鏡后，反射的激光經(jīng)過其他的反光鏡反射若干次之后到達(dá)所述的激光接收裝置(212)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的進(jìn)氣部分包括進(jìn)氣箱體(11)和多根排列在進(jìn)氣箱體(11)內(nèi)的進(jìn)氣管(12)，進(jìn)氣管(12)用于對氣體進(jìn)行整流，使測試部分的氣流狀態(tài)和外界一致。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種農(nóng)田氨氣在線監(jiān)測的系統(tǒng)，包括：進(jìn)氣部分；測試部分，包括測試箱體、氨氣測定儀和風(fēng)速儀；所述的氨氣測定儀包括激光發(fā)射裝置、激光接收裝置和信號處理裝置；調(diào)速部分；出氣部分。測試箱體為透明箱體，在其內(nèi)側(cè)相對的兩面各設(shè)置有幾個反光鏡，所述的激光發(fā)射裝置發(fā)射的激光在照射到其中一個反光鏡后，反射的激光經(jīng)過其他的反光鏡反射若干次之后到達(dá)所述的激光接收裝置。本實(shí)用新型既可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時在線測定農(nóng)田氨氣的濃度，也可以計(jì)算氨氣的排放通量。
【IPC分類】G01N21/17
【公開號】CN205091247
【申請?zhí)枴緾N201520761824
【發(fā)明人】劉茂輝, 孫猛, 高翔, 鄭濤, 趙吉睿, 徐媛, 張驥, 劉佳泓, 張震
【申請人】天津市環(huán)境監(jiān)測中心
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年9月29日