ICS 07.060 A 47 中华人民共和国国家标准 GB/T33672—2017 大气甲烷光腔衰荡光谱观测系统 Cavity Ring-Down Spectroscopy system for measurement of atmospheric methane 2017-12-01实施 2017-05-12发布 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T33672—2017 前言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国气象局提出 本标准由全国气候与气候变化标准化技术委员会大气成分观测预报预警服务分技术委员会 (SAC/TC540/SC1)归口。 本标准起草单位：中国气象局气象探测中心、中国气象科学研究院， 本标准主要起草人：方双喜、梁苗、刘立新、姚波、夏玲君、王红阳、潘京京、李耕、许丽娜、陈丽曲。 GB/T 33672—2017 大气甲烷光腔衰荡光谱观测系统 1范围 本标准规定了观测大气甲烷浓度的光腔衰荡光谱观测系统的工作原理、构成和功能、技术指标要求 和安装环境要求， 本标准适用于大气甲烷的光腔衰荡光谱观测，也适用于观测系统的设计、加工等 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 光腔衰荡光谱法CavityRing-DownSpectroscopymethod;CRDS 束单波长激光进人光腔后，光束在腔镜之间来回反射。当切断光源后，其能量将随时间而衰减， 衰减的速度与光腔自身的损耗（包括透射、散射）和腔内介质的吸收有关。根据光能量衰减的速度定量 被测组分的含量的方法。 2.2 标气standardgas 以干洁空气为底气、目标物质浓度已知的混合气体 注：改写自QX/T125—2011，定义10.2。 2.3 工作标气workingstandardgas 用于对样品中目标物质浓度进行定量测量的标气， 注：改写自QX/T125—2011，定义10.8。 2.4 目标标气targetstandardgas 用于检查和评估测量系统运行状况而被当作样品进行定期和重复测量的标气。 注：改写自QX/T125—2011，定义10.9。 2.5 样气samplegas 由测量系统进行测量的气体。 3工作原理 3 样品采集及处理单元将空气由采样管线抽入，经温度平衡、压力控制、十燥等处理后，由空气/标气 选择单元选择样气或标气进人光腔衰荡主机单元测量，相关数据保存在数据采集及处理单元内。根据 系统对空气/标气的不同响应，可以定量样品中目标物质浓度。目标物质含量根据式（1)确定： D D RT 1 1 X = .(1) NAPV NAPV c.a(u) (0)2) RT 1 GB/T33672—2017 式中： X 甲烷含量，单位为摩尔每摩尔（mol/mol)； D 被测分子密度，与含量成正比，单位为每立方米（m-3）； D总 气体分子总密度，单位为每立方米（m-3）； NA 阿伏伽德罗常数，6.0221367×1023mol-1； P 光腔池中的压力，单位为帕(Pa)； V 光腔池体积，单位为立方米（m）： R 气体常数，8.314510Pa?m²/（mol·K）； T 光池中的温度，单位为开（K)； c 光速，单位为米每秒（m/s）； a(u) 分子在激光频率u的吸收横截面，单位为平方米（m）； t(u) 有吸收介质（甲烷）的衰荡时间，单位为秒（s）； Tempty 无吸收介质时的衰荡时间，单位为秒（s） 4系统 4.1系统构成 主要包括样品采集及处理单元、空气/标气选择单元、光腔衰荡主机单元、标气单元以及数据采集及 处理单元，典型系统结构参见附录A所示，各单元主要构成如下： 样品采集及处理单元：包括进气过滤器、采样管线、采样泵、压力控制器、温度平衡设备、样气除 湿设备等； SAC 空气/标气选择单元：包括流量控制器、空气/标气选择模块（电磁阀、多口样品选择阀等）； 光腔衰荡主机单元：包括光腔、激光发生器、信号接收处理模块、温度压力控制模块等： 标气单元：包括工作标气、目标标气、标气减压阀等； 一数据采集及处理单元：包括具有控制及数据记录功能的终端如计算机、数据采集器等。 4.2单元功能 单元功能如下： 样品采集及处理单元：采集环境大气样品，并进行温度平衡、压力控制和样品除水等； 空气/标气选择单元：用于设定和控制标气或空气样品进人主机测量； 光腔衰荡主机单元：对气体甲烷浓度进行测量； 一标气单元：提供接近环境浓度的标气，作为参比因子定量样品浓度或者检验系统准确度； 一数据采集处理单元：采集系统输出信号及仪器参数等相关信息，并存贮和转换运算等。 5技术指标要求 5.1 总体技术指标 测定大气甲烷浓度范围为（1200～4000）×10-"（摩尔分数），5min平均甲烷测量精度应优于 土2×10-”（摩尔分数），系统所有管线及连接头应对甲烷无吸附或者污染。 5.2各单元技术要求 5.2.1样品采集及处理单元 5.2.1.1样气从室外进样口至光腔衰荡主机单元的驻留时间应不超过5min。 2