SBA-5 CO2传感器参与Utah State University大气混合研究项目

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冷空气几乎每天晚上都会在山谷底部积聚。持久冷空气池( Persistent cold air pools, PCAPs)在冬季非常常见，尤其是在积雪覆盖的情况下。通常我们认为，PCAPs与周围大气之间的交互混匀是非常小的。

美国犹他州州立大学Plants、Soils & Climate研究组正准备更好的量化Cache山谷这一独特地理的大气混合情况。美国犹他州Cache山谷方圆800平方公里，北部与Wellsville山脉接壤。这个封闭的山谷是研究大气混合的理想之选。

该研究组开发了一个多海拔的气象站网络‎‎，精确测量不同海拔位置的微小气温变化、空气运动；同时搭载PP SYSTEMS公司生产的经济型SBA-5红外气体分析仪来测量大气CO‎2。因为可以准确地估计封闭山谷中冬季二氧化碳排放的来源和位置，该研究组使用二氧化碳作为示踪气体来研究大气混合。

最初部署使用的5个开放式路径传感器(Vaisala, GMP343)具有显著的温度敏感性，这严重影响了对二氧化碳重循环的检测。因此，该研究组开始重新测试一种低成本经济型的封闭式路径SBA-5二氧化碳传感器（PP SYSTEMS）。

精密度 Precision

SBA-5具有自动调零/跨度(automated zero/span)功能，以及垂直二氧化碳剖面测量技术。通过在50小时内以1hz的频率从压缩空气罐中取样空气，测试了6个SBA-5的精度。

实验室测试显示了SBA-5极优的性能。如下图所示，Allan方差分析显示，SBA-5精度为0.2~0.4 ppm，平均时间10s~1h，因此说明每隔1h进行自动调零/跨度为**方案。

调零/跨度稳定性 Zero/span stability

6个SBA-5传感器在实验室中运行54天，在调零气、压缩空气和外部空气之间循环测定。在自动调零/跨度功能优化后，调零/跨度偏差0.14ppm，标准差0.35ppm。

Confirm span after setting

• Bias: 0.14 (ppm)

• Standard deviation: 0.35 (ppm)

结论

美国PP SYSTEMS公司SBA-5型CO2传感器具有非常稳定的跨度。它的零点漂移可以通过每小时的自动零点技术进行优化。其低成本使得整个系统的部件成本可以与开径CO2传感器相媲美，同时可以实现自动零/跨度且适应于在不同海拔高度的精确测量。

该研究组初期数据表明，PCAPs持续期间大气混合情况比通常认为的要多。

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