土壤呼吸作用紅外光譜傳感方法研究及監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、土壤呼吸作用作為全球陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫和碳循環(huán)過程的重要組成部分，往往可以作為土壤質(zhì)量和土壤肥力的重要生物學(xué)指標(biāo)和土壤健康狀況的指示因子。因此，對(duì)土壤呼吸作用的研究和實(shí)時(shí)監(jiān)測不僅是準(zhǔn)確評(píng)估全球碳收支平衡的關(guān)鍵，而且對(duì)于當(dāng)前碳循環(huán)的研究以及減緩全球溫室效應(yīng)的進(jìn)程具有重要意義?，F(xiàn)有的土壤呼吸作用監(jiān)測裝置，如美國LI-COR公司的Li-8100和Li-6400，這些土壤呼吸作用監(jiān)測設(shè)備價(jià)格昂貴，便攜性較差，在很大程度上限制了它的普及和發(fā)

2、展，基于以上不足，本論文主要研究目標(biāo)是設(shè)計(jì)一款重復(fù)性和穩(wěn)定性較好、價(jià)格低廉、使用方便快捷的便攜式土壤呼吸作用監(jiān)測系統(tǒng)。
　　首先，本文研究了紅外光譜傳感方法，其中峰高測量方法為氣體傳感器定量化提供了理論依據(jù)，長光程理論為氣體傳感器氣室的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。通過土壤呼吸作用實(shí)驗(yàn)，證明了土壤呼吸作用釋放氣體的主要成分是二氧化碳?xì)怏w。通過氣體紅外光譜與NIST譜庫作對(duì)比分析，選取了定量分析二氧化碳?xì)怏w的特征波長為4.26μm。

3、>　　其次，通過前期的理論和技術(shù)指導(dǎo)，設(shè)計(jì)了土壤呼吸作用監(jiān)測系統(tǒng)的核心部件—一款基于長光程N(yùn)DIR技術(shù)的土壤呼吸作用氣體傳感器。該傳感器采用單光路雙波長差分測量方法，在很大程度上減小了紅外光源的不穩(wěn)定性和光路干擾。傳感器氣室采用多次反射提高光程并結(jié)合氣室鍍膜技術(shù)，提高了監(jiān)測系統(tǒng)的檢測能力和靈敏度。在硬件設(shè)計(jì)方面，傳感器結(jié)合外圍電路組成了土壤呼吸作用監(jiān)測系統(tǒng)核心電路板。
　　在軟件設(shè)計(jì)方面，本文使用硬件濾波結(jié)合軟件濾波的方法消除信號(hào)