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一种用于柱状甲烷和二氧化碳远程测量的便携式微型激光外差辐射计（mini-LHR）

DOI：10.1007/s00340-019-7315-8 期刊：Applied Physics B 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 我们展示了一款便携式微型激光外差辐射计（mini-LHR）的设计方案，该仪器可同步测量大气柱中的甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）。这款mini-LHR可安装在背包框架上自主运行，依靠折叠式30瓦太阳能电池板充电的电池供电，无需任何基础设施。与早期仪器类似，该被动式激光外差辐射计通过收集被CH4和CO2吸收的阳光进行工作。在仪器内部，阳光与中心波长约1.64微米（该波段两种气体均具有吸收特征）的分布反?。―FB）激光混合。激光每分钟扫描一次这些吸收特征，产生的拍频信号在射频（RF）段采集。扫描数据经半小时和小时尺度平均后，利用行星光谱生成器（PSG）反演算法提取大气柱摩尔分数。通过在阿拉斯加内陆和夏威夷两个差异显著的站点部署，验证了仪器性能：1.64微米处分辨率（λ/?λ）超过50万，CH4和CO2的测量精度分别优于20ppb和1ppm。由于mini-LHR便携且可共址部署，可用于校准大型固定式柱观测仪器的偏差，还能快速响应甲烷泄漏等瞬态事件，或针对特定地理区域开展野外研究。
作者： E. L. Wilson，A. J. DiGregorio，G. Villanueva，C. E. Grunberg，Z. Souders，K. M. Miletti，A. Menendez，M. H. Grunberg，M. A. M. Floyd，J. E. Bleacher，E. S. Euskirchen，C. Edgar，B. J. Caldwell，B. Shiro，K. Binsted
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

设计一款便携式微型激光外差辐射计（mini-LHR），用于同时测量大气柱中的甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2），使其能够在地理条件恶劣的偏远地区实现远程自主运行。

研究成果

便携式迷你激光外差辐射计在大气柱甲烷和二氧化碳测量中展现出高精度，在1.64微米波长处分辨率超过50万。其自主运行和便携特性使其适用于偏远地区部署，并能有效表征大型固定仪器间的偏差。

研究不足

迷你LHR的性能受阳光可用性影响，在0至40°C范围外运行时可能受极端温度影响，需额外隔热或冷却措施。

SCI高频之选
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