产品介绍
闭路涡动通量传感器系统是一套高精度、高稳定性的能量与物质交换观测设备，采用闭路式气体通道设计，有效减少外部环境干扰与水汽凝结问题，显著提升通量观测数据的可靠性和连续性。系统集成了闭路式三维超声波风速风向传感器、CO2/H2O二氧化碳水汽分析仪及高精度温湿度传感器，能够在极端环境条件下长时间稳定运行。设备广泛应用于农田生态系统、森林、草地、湿地、大气边界层能量平衡研究及气象、水文、生态环境监测领域。

功能特点

1. 闭路式气体采样通道，减少水汽冷凝和颗粒污染，提高数据连续性

2. 三维超声波风速风向测量，高速输出，最高支持100Hz数据频率

3. 风速测量精密度极高，Ux、Uy方向1mm/s，Uz方向0.5mm/s（RMS）

4. 风向测量精度达到0.6°，支持0～360°全方位观测

5. CO2、H2O浓度同步测量，CO2量程0～1000µmol/mol，H2O量程0～75mmol/mol

6. CO2测量准确度小于1%，H2O测量准确度小于2%，温漂小，漂移率低

7. 金属外壳设计，具备防雨、防尘和高抗风能力，抗风速可达75m/s

8. 内置加热功能，防止探头在低温环境下结冰影响测量

9. 超声波温度分辨率优异，达到＜±0.025℃（RMS）@25℃

10. 温湿度传感器精度高，温度±0.17℃，湿度±1%，响应时间短，长期稳定性好

11. 全系统工作温度范围宽广，适应-40～85℃极端温差环境

监测原理
闭路涡动通量传感器系统基于涡动相关法（Eddy Covariance）原理，通过同步记录地表与大气之间水汽、二氧化碳通量及动量交换的数据。三维超声波风速风向传感器实时测量气流矢量变化，CO2/H2O分析仪快速分析气体浓度波动。通过高频协方差计算，得到单位面积上的物质或能量通量值。闭路式结构能够避免水汽冷凝和颗粒物影响，尤其适合在高湿环境和寒冷地区长时间观测。

设备参数

三维超声波风速风向传感器

• 测量输出频率：最大100Hz

• 风速量程：0～60m/s

• 启动风速：0.3m/s

• 抗风强度：75m/s

• 风速测量精度：Ux、Uy方向1mm/s（RMS），Uz方向0.5mm/s（RMS）

• 风向量程：0～360°

• 风向测量精度：±0.6°

• 外壳材质：金属（带加热功能）

• 工作温度/湿度：-40～85℃，0～100%RH

• 超声波温度分辨率：＜±0.025℃（RMS）@25℃

闭路式CO2/H2O分析仪

• CO2量程：0～1000µmol/mol

• CO2准确度：＜1%

• CO2零点温漂：±0.3µmol/mol/℃

• CO2增益漂移：读数的±0.1%/℃

• H2O量程：0～75mmol/mol

• H2O准确度：＜2%

• H2O零点温漂：±0.05mmol/mol/℃

• H2O增益漂移：读数的±0.3%/℃

温湿度传感器

• 温度量程：-80～60℃（铂电阻RTD）

• 湿度量程：0～100%RH

• 温度精度：±0.17℃（20℃时）

• 湿度精度：±1%RH（20℃时）

• 响应时间：10秒

• 温度依赖性：±0.05%RH/℃

• 长期稳定性：＜1%RH/年

• 输出信号：0～1VDC

应用行业

1. 农业生态系统碳水通量监测

2. 森林生态系统能量交换研究

3. 湿地、大型水体蒸发与气体通量观测

4. 大气边界层湍流特性分析

5. 气候变化与全球碳循环研究

6. 城市生态环境监测及碳排放评估

7. 高寒区、极地地区水汽碳通量长期观测

安装方式

• 安装在通量观测塔架（高度根据植被情况选定）

• 风向无障碍环境，无遮挡，确保数据连续性

• 设备水平安装，传感器保持稳定对齐

• 采样管路短、直，防止水汽冷凝影响

• 系统整体接地处理，防止雷击及静电干扰

• 适配加热系统在寒冷环境下自动开启，防止结冰

使用场景

1. 农田CO2通量与水分蒸发量动态观测

2. 森林碳收支研究项目

3. 河湖湿地大气交换监测项目

4. 城市绿地碳源/汇效应评估

5. 风电场大气湍流特性分析

6. 沙漠化区域能量通量监测与生态修复评估

效果分析
闭路涡动通量传感器系统通过高频、精准、同步的气流与气体浓度数据采集，极大提高了涡动通量观测的准确性与稳定性。尤其在高湿、寒冷或粉尘多的环境下，闭路式设计有效抑制了传统开路系统中常见的水汽凝结、污染堵塞等问题，减少数据丢失与系统维护频率。数据可直接用于计算地表蒸散发量、碳交换通量等关键生态指标，为碳中和、生态恢复、气候变化监测等科学研究和工程实践提供可靠支撑。

国标规范

1. GB/T 21395-2008《通量观测系统通用技术条件》

2. GB/T 27930-2011《环境空气质量监测技术规范》

3. SL 239-1999《蒸发观测规范》

4. WMO No.8《世界气象组织观测指南》

5. ASTM D4432-2017《地表气象观测标准方法》

参考文献
[1] 王炜等.《涡动相关法通量观测理论与实践》
[2] Baldocchi D.《Measuring Fluxes of Carbon, Water and Energy between Ecosystems and the Atmosphere》
[3] 国家气象局.《地表能量平衡观测手册》
[4] Burba G.《Eddy Covariance Method for Scientific, Industrial, Agricultural, and Regulatory Applications》
[5] 国际大气研究计划（IGBP）.《全球碳循环观测指南》