自工业革命以来,大气温室气体浓度的增加成为全球气候变化的主要因素之一。中国作为近几十年内新发展起来的工业国,其大规模的工业化和快速的城市化也加快了CO2的排放,使得中国从2006年开始成为世界上最大的CO2排放国。中国作为世界上最大的CO2排放国,建立完善的CO2浓度观测和评估体系、建设大气温室气体观测网络是实现碳达峰、碳中和的重要支撑,也为制订科学有效的碳排放标准提供重要依据。而CH4作为地球大气中浓度第三高的温室气体,其浓度的变化也会对全球气候产生重要影响。因此,精确测量大气中CO2和CH4的浓度并掌握其变化规律对于指导节能减排、分析全球气候变化具有重要意义。
目前,我国在温室气体监测领域仍面临一些痛点。首先,严重依赖进口科学仪器使中国产业创新与先进制造的崛起面临缺少国产高端分析仪器的困境。其次,我国尚未形成完善的温室气体监测技术体系和标准体系,导致无法准确评估温室气体排放的真实情况。为了响应国家对温室气体监测的需求,我们项目组致力于研发高精度温室气体监测设备,并取得了一系列创新成果。
项目组致力于打造国产化、标准化、精细化的监测仪器,以填补国家在温室气体监测仪器方面的空白与漏洞。在大量实验与研究后,项目组成功设计制造出净明 WG—311 温室气体分析仪,拥有从原器件到光学设备的研发设计能力。该仪器在硬件、软件和系统方面都实现了创新。
在硬件方面,项目组使用笼式结构链接光路,整个光路沿腔轴一体式安装集成,系统更加稳定。两路入射激光分别被固定到该结构的左侧和下侧来达到离轴入射的目的。同时采用了软硬件结合的方式使结果更具效率性与准确性。
在软件方面,项目组使用频率偏移校准技术与双光路同步探测技术,使得CO2和CH4光谱同步监测,大大加快了监测的速度与时效性的同时又使得监测得到的数据可以更好的校准与修正,填补了国内在该领域的空白与缺陷。
在系统方面,项目组构建离轴积分腔系统,直接采用连续激光光源,同时让激光离轴入射至光学谐振腔内,测得的吸收光谱信号是连续完整的吸收光谱,与美国的CRDS相比速度更快,打破了美国的技术壁垒与专利垄断。
项目组的成果不仅具有四项核心技术,两个实用新型专利,还具有三个优势特点:与美国的CRDS相比在效率性与精度方面均有所上升且价格更加实惠低廉。此外,我们还通过多项校园实践进行实地测验并在会议室进行多次分析与讨论。
未来,项目组将继续致力于研发更加精准、高效的温室气体监测仪器,为我国环境保护事业做出更大的贡献。同时,我们也希望更多的企业和科研机构能够关注环保领域的发展趋势和技术创新,共同推动我国绿色低碳发展之路的实现。
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