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海爾欣參與國家環境監測總站氨氣分析設備測試

點擊次數:663 發布時間:2021-05-31

背景概述

 

       為了推進國家環境空氣氨氣在線監測技術標準的制定工作,2020年底,應中國環境監測總站的邀請,海爾欣科技攜HT-8700(國產)分別在北京和上海開展了大氣氨自動監測設備對比測試實驗,與數臺進口、國產的氨氣分析儀同臺競技,開展技術摸底實驗。

    HT-8700是海爾欣自主研發的一款基于量子級聯激光吸收光譜原離(QCLAS)的高靈敏大氣痕量氨氣分析儀。它采用開放式光腔設計,避免了采樣管路對氨氣分子的吸附和遲滯效應。不到100W的儀器功耗,非常適合在無電網區域的偏僻臺站和移動載具上部署和觀測。

圖1. HT-8700具備IP67設計防水標準可直接安裝于監測站樓頂露天環境

 

    在北京總站,工作人員測試了在不同標氣濃度下儀器的響應情況。

 

圖2.北京環境監測總站標氣測試響應曲線
 
    可以看出儀器從高濃度回落至零點附近的時間響應非???,這也是直接光譜測量方法相比傳統的間接化學發光法的優勢之一。通過對配氣濃度和測量濃度進行線性擬合,得到儀器在0 - 700ppb測量范圍內的測量/標氣線性斜率為0.9983、R2 為0.99929。

 

 
圖3. 0 - 700ppb范圍線性擬合
 
    在上海環境監測站室內環境,工作人員將HT-8700橫向安裝,測試了在低濃度范圍0--200ppb之內的儀器性能。
 

圖.4 橫向安裝的HT-8700

 

圖5. 0 - 200ppb濃度階梯測試曲線

 
    通過圖5曲線可以看出儀器的線性和穩定性。對配氣濃度和測量濃度進行線性擬合,可以得到斜率為0.98,R2 為0.99957。
圖6. 0 - 200ppb線性擬合
 
北京總站和上??傉镜臏y試結果表明,在不同安裝方式和高濃度和低濃度標準氣體的測試下,HT-8700分析儀具有良好的線性度和準確度。用戶可以根據不同應用場景,選擇合適的安裝方式進行測量。如:車載時可選擇橫向安裝,野外氨通量觀測時可選擇縱向安裝,當主風向穩定時,也可選擇橫向安裝。
接下來,分別測試了零點噪聲,24H零點漂移,80%量程漂移及量程噪聲,20%量程漂移及20%量程精密度。
 
零點噪聲:1小時數據檢查HT-8700E的零點噪聲。
圖7.  1小時數據零點噪聲
 
根據HJ654-2013 中零點噪聲及檢出限的測試方法測試零點噪聲及檢出限。
經過計算:零點噪聲S0:0.06ppb    檢出限RDL:0.12ppb。

 

 

漂移:按 HJ654-2013 的測試要求計算 24h的零點漂移、20%量程漂移和80%量程漂移。測試如下圖。

圖8. 80%量程(160ppb)24h漂移
 

圖9. 20%量程(40ppb)24h漂移

根據圖8和圖9測試結果,可以看到20%量程漂移和80%量程漂移均小于2%。說明HT-8700具有良好的重復性和穩定性。

測試結果:

 

         零點噪聲:S0: 0.06ppb
        檢出限RDL:0.12ppb
        響應時間*:2min
        20%量程漂移:0.67%
        20%量程精密度:2.15%
        80%量程漂移:2.37% 
        80%量程噪聲:1.22ppb

 

 
    此外,HT-8700也與基于激光腔衰蕩(CRDS)原理的某進口的痕量氨分析儀在室內進行了數據比對。
 

 

圖10. HT-8700和進口CRDS儀器測試對比

 
    從圖10的對比數據中,我們可以看出HT-8700與基于激光腔衰蕩CRDS原理的進口儀器的結果非常接近,雙方的變化趨勢,測量精度和響應時間也相當一致。
    從本質上來講,HT-8700既是一臺氨氣濃度分析儀,其特有的高頻測量性能也使其具備利用渦動協方差(Eddy Covariance)技術實現氨通量的測量的能力。對于氨氣這類活性強,本地化特性明顯的分子,通量測量是觀測氨排放源(Source)與匯(Sink)的重要方法,逐漸成為上對氨觀測的流行方法。因此,用戶選擇HT-8700系列產品,可以實現在大氣邊界層特定觀測條件下,大氣氨本底濃度與氨排放(沉降)通量數據的同時獲取。

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