Аппаратно-программный комплекс измерения потоков CO2 в системе вода-атмосфера на озере Байкал

• Автор: Пестунов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Список сокращений

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Планетарный углеродный цикл. Антропогенное воздействие

1.2. Физико-химические свойства С02 в воде и атмосфере

1.3. Методы измерения С02 в воздухе. Структура газоанализаторов

1.4. Оптические измерительные преобразователи

1.5. Измерение С02, растворенного в воде

1.6. Методы измерения потоков С02

1.7. Современное состояние вопроса о газообмене на озере Байкал

Глава 2. Методика и аппаратура измерения потока С02 в системе водаатмосфера

2.1. Апробация методов измерения потока на озере Байкал

2.2. Комплекс измерения потоков С02 и его состав
2.3. Измерительные камеры. Устройство, размеры, оснащение
2.4. Эквилибратор
2.5. Измерение кислотности воды
2.6. Блок метео
2.7. Индикатор осадков
2.8. Мобильный комплекс
2.9. Развитие аппаратурного оснащения комплекса
2.10. Выводы
Глава 3. Многоканальный газоанализатор, система управления
анализатором, ПО
3.1. Многоканальный газоанализатор
3.2. Сенсор С02 Уа1за1а СММ12
3.3. Термостабилизация сенсора
3.4. Калибровка сенсора
3.5. Стабилизация и контроль расхода
3.6. Селектор каналов и побудитель расхода
3.7. Осушение пробы
3.8. Индикатор воды
3.9. Электропитание. ЭМС
3.10. Система управления анализатором
3.11. Соединение СУ А с ПК. Формат обмена
3.12. ПО для ПК
3.13. Работа с комплексом
3.14. Выводы
Глава 4. Апробация комплекса. Результаты измерений
4.1. Описание местности проведения измерений
4.2. Оценка потока по закрытой камере
4.3. Оценка потока проветриваемой камерой
4.4. Оценка погрешности измерения потока
4.5. Суточный ход С02 в системе «вода-атмосфера» в разные сезоны
4.6. Влияние атмосферных осадков на газообмен
4.7. Сезонный ход потока
4.8. Годовой баланс обмена С02 в литорали озера Байкал
4.9. Сравнение потоков С02 в литорали и пелагиали озера Байкал
4.10. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение

Список сокращений
АПК - аппаратно-программный комплекс
БПП - блок пробоподготовки
ВП - выходной прибор
ГА - газоанализатор
ИОН - источник опорного напряжения
ИП - измерительный преобразователь
ИС - интегральная схема
ИСЗ - искусственный спутник земли
ЛИН СО РАН - Лимнологический институт
ММ - микрометеорологический (метод)
НИС - научно-исследовательское судно
НЭ - нагревательный элемент
ООС - отрицательная обратная связь
ОС - обратная связь
ОУ - операционный усилитель
ПГС - поверочно-газовая смесь
ПК - персональный компьютер
ПО - программное обеспечение
ПОС — положительная обратная связь
СКО - среднеквадратичное отклонение
СУ - система управления
СУА - система управления анализатора
УОИ - устройство обработки информации
ЭМС — электромагнитная совместимость
БАМ - eddy accumulation method
ECM - eddy covariance method
GPS — global position system
IDM — inertial dissipation method

2.3. Измерительные камеры. Устройство, размеры, оснащение
В нашем эксперименте закрытая камера (рис. 2.2) представляет собой герметичный бокс без нижней грани с линейными размерами по длине и ширине 1.4м* 1.2м и по высоте 0.4м. На плаву камера «притоплена» на 10см, таким образом, надежно запирая доступ атмосферного воздуха внутрь. Воздушный объем камеры Vcham составляет 0.34 м3, а площадь охватываемой водной поверхности SCham 1-бм2. Масса камеры около 15кг. Данный объем Усиат и отношение его к площади продиктованы чувствительностью метода. Например, для измерения потоков СОг с почвы, величина которого в большинстве случаев много превосходит байкальский, используется камера радиусом всего 100мм [170-172].
Рис. 2.2. Внешний вид закрытой камеры.
Все материалы, используемые для внутреннего оформления камеры нейтральны по отношению к С02. Снаружи стенки камеры оклеены светоотражающим материалом, чтоб уменьшить перегрев внутреннего воздуха во время инсоляции. Внутри, на верхней створке камеры установлены вентиляторы, которые обеспечивают постоянную циркуляцию воздуха и не дают образовываться стагнациям.
Плавучесть на воде обеспечивается за счет легкого каркаса (пенопласт) вокруг нижнего основания камеры, который оснащен ребрами жесткости для придания прочности, тем самым, защищая хрупкую конструкцию от механической деформации или поломки в условиях шторма. Каркас оснащен петлями