CFLUX-1 – Автоматизированная система измерения газообмена почвы
Automated Soil CO₂ Flux System (CFLUX-1) – это полностью автоматизированная система, предназначенная для высокоточного измерения параметров газообмена почвы, в частности концентрации CO₂ и водяного пара, а также анализа динамики их изменений в процессе почвенного дыхания. Система разработана для длительного мониторинга и проведения модельных экспериментов в полевых условиях и может использоваться как в базовых исследованиях, так и в продвинутых научных проектах.
Общее описание
CFLUX-1 включает в себя несколько модулей, надежно закрепленных на прочной алюминиевой раме-подставке. Верхняя куполообразная часть рабочей камеры (так называемая «крышка») крепится к конструкции с помощью шарниров и выполняет циклические процедуры закрытия и открытия согласно заранее заданному протоколу измерений. Для начала работы требуется лишь конфигурирование системы пользователем и подключение к источнику питания.
Основные компоненты системы:
Рабочая камера.
Объем камеры составляет 2500 см³ (20,7 см в диаметре), имеет полусферическую крышку, оснащенную встроенным вентилятором с регулируемой скоростью, что позволяет равномерно перемешивать воздух внутри камеры. Специальный воздушный клапан помогает выравнивать давление внутри камеры с атмосферным давлением, исключая артефакты в результатах измерений.Модуль газоанализаторов.
Система оснащена двумя независимыми недисперсионными инфракрасными газоанализаторами (IRGAs) для измерения концентраций CO₂ и H₂O. IRGAs используют метод абсолютного абсорбциометра, что обеспечивает высокую стабильность и точность измерений, а также возможность автоматической калибровки (Auto Zero) непосредственно на рабочем месте.Контрольно-измерительный модуль.
Этот модуль отвечает за обработку, хранение и передачу данных. Система позволяет осуществлять передачу данных в режиме реального времени через WI-FI, RS232/485 или USB, а результаты можно сохранять на съемном флэш-накопителе.Прочный корпус.
Все модули системы помещены в надежный, герметичный и погодоустойчивый корпус из поликарбоната, что гарантирует защиту от пыли, влаги и механических повреждений.
Преимущества CFLUX-1
Высокая точность измерений.
Благодаря использованию двух независимых IRGAs, система обеспечивает точное и синхронное измерение концентраций CO₂ и H₂O. Диапазон измерения концентрации CO₂ – от 0 до 2000 мкмоль моль⁻¹ (с возможностью калибровки до 3000 мкмоль моль⁻¹), а H₂O – от 0 до 75 мбар. Точность измерений CO₂ составляет примерно 1 мкмоль моль⁻¹, а для H₂O – 0,1 мбар.Полностью автоматизированный режим работы.
Система CFLUX-1 работает в режиме stand-alone, что позволяет проводить длительный мониторинг без вмешательства оператора. Регулярная автоматическая калибровка (Auto Zero) оперативно учитывает изменения температуры, давления и состава окружающей среды, гарантируя стабильность измерений.Простота конфигурирования.
Измерительные протоколы могут задаваться и загружаться с помощью ПК, мобильного устройства через WI-FI, либо непосредственно с USB-накопителя. Это позволяет легко адаптировать систему под различные экспериментальные задачи и условия.Надежность и минимальное обслуживание.
Все ключевые компоненты, включая IRGAs, воздушные насосы и системы контроля потока, надежно интегрированы в единую систему с минимальными требованиями к техническому обслуживанию. Одного стандартного картриджа с чистым CO₂ хватает на целый день измерений, а система клапанов и смесителей требует минимальной периодической проверки.
Технические характеристики
Модуль газоанализатора
- Скорость измерений: 10 Гц
- Измеряемый диапазон концентраций CO₂: 0–2000 мкмоль моль⁻¹
Возможна калибровка под диапазон до 3000 мкмоль моль⁻¹
Точность: ±1 мкмоль моль⁻¹ - Измеряемый диапазон концентраций H₂O: 0–75 мбар
Точность: ±0,1 мбар - Диапазон компенсации давления: 8–115 кПа
- Линейность: менее 1% по всему диапазону измерений
- Стабильность: Функция Auto Zero для регулярной автоматической калибровки
Система управления и связи
- Встроенный воздушный насос:
Регулировка потока от 200 до 500 см³/мин с точным измерением скорости потока с помощью электронного сенсора. - Коммуникационные интерфейсы:
- RS232/485, USB, WI-FI
- Возможность считывания настроек с USB флэш-накопителя или через веб-интерфейс
- Программное обеспечение:
Передача данных по протоколу ASCII (формат CSV) через совместимые программы (HyperTerminal, PuTTY и др.).
Энергопитание
- Источник питания:
Требуется 7–16 VDC
Возможны варианты:- Сетевой адаптер (220 V → 7–16 VDC)
- Аккумуляторная батарея 12 VDC (например, морская или автомобильная)
- Солнечные батареи
- Энергопотребление:
- 15 Вт во время прогрева
- 7,2 Вт в режиме работы
Рабочая камера
- Объем рабочей камеры: 2500 см³
- Покрываемая площадь почвы: 336 см²
- Диаметр почвенного кольца (внутренний диаметр): 20,7 см (8 дюймов)
Применение системы CFLUX-1
Система предназначена для проведения автоматизированного мониторинга газообмена почвы, что позволяет:
- Измерять выделение CO₂ и содержание H₂O в почве с высокой точностью.
- Проводить длительные мониторинговые сессии (режим мониторинга) с автоматической калибровкой и сбором данных.
- Использовать систему для анализа газового состава вулканических почв (при расширенном диапазоне измерений CO₂ до 30 000 ppm).
- Подключать дополнительные датчики для синхронного измерения температуры и влажности почвы.
- Передавать данные в режиме реального времени через WI-FI или USB для оперативного анализа.
Заключение
Система CFLUX-1 – это высокотехнологичное и полностью автоматизированное решение для измерения газообмена почвы. Благодаря использованию надежных инфракрасных газоанализаторов, автоматизированной системе калибровки и возможности управления через различные интерфейсы, CFLUX-1 обеспечивает высокую точность и стабильность измерений в любых условиях. Это делает систему незаменимым инструментом для исследователей, занимающихся анализом почвенного дыхания, мониторингом экологических параметров и проведением полевых экспериментов.