專(zhuān)利名稱(chēng)：用于雙分析器氣體交換系統(tǒng)的偏置補(bǔ)償技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于雙分析器氣體交換系統(tǒng)的偏置補(bǔ)償技術(shù)。背景本發(fā)明一般地涉及氣體交換觀測(cè)系統(tǒng)，且更具體地涉及含有帶有優(yōu)化的氣流交換配置來(lái)補(bǔ)償分析器偏置的雙分析器的開(kāi)路的光合測(cè)量系統(tǒng)。植物光合作用、蒸騰和呼吸測(cè)量一般用測(cè)量氣體交換測(cè)得。寬泛地，可用開(kāi)路的或閉路的系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行氣體交換測(cè)量。開(kāi)路的氣體交換系統(tǒng)將植物的一部分或有時(shí)是全部放置在樣本室內(nèi)。具有已知濃度的流動(dòng)氣體(用于光合作用的CO2以及用于呼吸作用的H2O)以已知的質(zhì)量流速被注入樣本室。這個(gè)氣流在下文中被稱(chēng)為室流入物。在室出口處測(cè)量氣體濃度，且該出口處氣流在下文中稱(chēng)為室流出物。在穩(wěn)定的狀態(tài)假設(shè)下，流入物和流出物之間的濃度差，以及質(zhì)量流速，則被用于計(jì)算氣體交換的速率(如，使用CO2差異計(jì)算光合作用以及使用H2O差異計(jì)算呼吸作用)。較低的光合作用以及呼吸作用速率的氣體交換測(cè)量，尤其是在較小的葉子區(qū)域處，需要對(duì)于流入物和流出物濃度之間的微小差異的準(zhǔn)確測(cè)量。然后使用這些絕對(duì)濃度的被計(jì)算出來(lái)的差異來(lái)計(jì)算光合作用和呼吸作用速率。開(kāi)路的氣體交換系統(tǒng)一般使用一個(gè)或兩個(gè)氣體分析器。單分析器系統(tǒng)使用閥門(mén)來(lái)將流過(guò)單分析器的流從室流入物交換為室流出物，然后換回來(lái)。雙分析器系統(tǒng)使用一個(gè)分析器來(lái)測(cè)量室流入物，使用另一個(gè)分析器來(lái)測(cè)量室流出物。雙分析器系統(tǒng)中的基本復(fù)雜化因素是一個(gè)分析器可能與另一個(gè)分析器有偏置。由于分析器組件的老化或者操作環(huán)境的變化，這個(gè)偏置一般是很慢地變化的。另外，這個(gè)偏置可能是正在測(cè)量的絕對(duì)濃度的函數(shù)。任何分析器偏置人為地表現(xiàn)為氣體交換。因此，雙分析器系統(tǒng)必須具有用于補(bǔ)充這些分析器偏置的機(jī)構(gòu)。單分析器系統(tǒng)并沒(méi)有受到這個(gè)的影響， 因?yàn)槭褂猛粋€(gè)分析器測(cè)量流入物和流出物流。因此，理想的是提供克服上述以及其他問(wèn)題的系統(tǒng)與方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供使用優(yōu)化的氣流交換配置來(lái)補(bǔ)償雙分析器偏置誤差的系統(tǒng)與方法。各實(shí)施例提供在雙分析器氣體分析系統(tǒng)中補(bǔ)償分析器偏置的系統(tǒng)與方法。各實(shí)施例約比雙分析器系統(tǒng)的已知方法快兩倍；所減少的時(shí)間轉(zhuǎn)換為整體更快的氣體交換測(cè)量。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了用在氣體交換分析系統(tǒng)中的傳感器。該傳感器一般地包括界定樣本的用于分析的測(cè)量體積的樣本室，所述樣本室具有與氣體源相耦合的氣體入口端，以及氣體出口端。所述傳感器還一般地包括被配置為測(cè)量氣體濃度的第一氣體分析器、被配置為測(cè)量所述氣體的濃度的第二氣體分析器、以及氣流交換設(shè)備，其具有與所述樣本室的氣體出口端相耦合的第一輸入端、與氣體源相耦合的第二輸入端、與所述第一氣體分析器相耦合的第一輸出端、以及與所述第二氣體分析器相耦合的第二輸出端。在一般操作中，響應(yīng)于控制信號(hào)，該氣流交換設(shè)備自動(dòng)地在第一配置和第二配置之間轉(zhuǎn)換，其中在第一配置中所述氣流交換設(shè)備將第一輸入端與第一輸出端相耦合、將第二輸出端和第二輸入端相耦合，且其中在第二配置中所述氣流交換設(shè)備將第一輸入端和第二輸出端相耦合、將第二輸入端和第一輸出端相I禹合。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了在氣體交換分析系統(tǒng)中使用的傳感器頭。該傳感器頭一般地包括界定樣本的用于分析的測(cè)量體積的樣本室，所述樣本室具有與氣體源相耦合的氣體入口端，以及氣體出口端。所述傳感器頭還一般地包括被配置為測(cè)量氣體濃度的第一氣體分析器、被配置為測(cè)量所述氣體的濃度的第二氣體分析器、以及氣流交換設(shè)備，其具有與所述樣本室的氣體出口端相耦合的第一輸入端、與氣體源相耦合的第二輸入端、與所述第一氣體分析器相耦合的第一輸出端、以及與所述第二氣體分析器相耦合的第二輸出端。在一般操作中，響應(yīng)于控制信號(hào)，該氣流交換設(shè)備自動(dòng)地在第一配置和第二配置之間轉(zhuǎn)換，其中在第一配置中所述氣流交換設(shè)備將第一輸入端與第一輸出端相耦合、將第二輸出端和第二輸入端相耦合，且其中在第二配置中所述氣流交換設(shè)備將第一輸入端和第二輸出端相稱(chēng)合、將第二輸入端和第一輸出端相f禹合。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供可用于測(cè)量氣體交換分析系統(tǒng)中氣體濃度差的方法，所述系統(tǒng)具有傳感器頭，該傳感器頭具有界定樣本的用于分析的測(cè)量體積的樣本室，所述樣本室具有與氣體源相耦合的氣體入口端以及氣體出口端。該方法一般包括使用氣流交換設(shè)備提供第一氣流路徑配置，該第一配置具有在樣本室的輸出端和第一氣體分析器之間的第一氣流路徑，以及在氣體源和第二氣體分析器之間的第二氣流路徑。該方法一般還包括使用第一氣體分析器在輸出端測(cè)量離開(kāi)樣本室的氣體的第一濃度，使用第二氣體分析器測(cè)量來(lái)自氣體源的所述氣體的第二濃度，基于所述第一濃度和所述第二濃度而確定所述氣體的第一濃度差，且然后，響應(yīng)于控制信號(hào)，使用所述氣流交換設(shè)備自動(dòng)地轉(zhuǎn)換到第二氣流路徑配置，所述第二配置具有在樣本室的輸出端和第二氣體分析器之間的第三氣流路徑、 以及在氣體源和第一氣體源之間的第四氣流路徑。在特定方面，該方法進(jìn)一步包括使用第二氣體分析器在輸出端測(cè)量離開(kāi)樣本室的氣體的第三濃度，并使用第一氣體分析器測(cè)量來(lái)自氣體源的所述氣體的第四濃度。在特定方面，該方法進(jìn)一步包括基于所述第三濃度和第四濃度來(lái)確定第二濃度差。在特定方面，所述方法附加地包括基于所述第一濃度差和第二濃度差之間的差異(所述差異被除以二)的絕對(duì)值而確定誤差。參照本說(shuō)明書(shū)的其余部分，包括附圖
和權(quán)利要求書(shū)，將實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。以下參照附圖描述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作。 在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或功能相似的元件。附圖簡(jiǎn)述圖I示出兩個(gè)獨(dú)立氣體分析器(分析器I和分析器2)以及理論上完美的分析器的概念性的表現(xiàn)。圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，帶有處于第一配置的氣流交換設(shè)備的開(kāi)路氣體交換系統(tǒng)。圖3示出帶有處于第二配置的氣流交換設(shè)備的開(kāi)路氣體交換系統(tǒng)。圖4示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，測(cè)量圖2的系統(tǒng)中的氣體濃度差的方法。詳細(xì)描述本發(fā)明提供用于在氣體交換測(cè)量系統(tǒng)中補(bǔ)償雙分析器偏置誤差的系統(tǒng)和方法。
一般地，有用于測(cè)量室流入物和流出物氣體流濃度的兩種技術(shù)1)動(dòng)態(tài)地將單個(gè)氣體分析器從室流入物轉(zhuǎn)換到流出物，然后反過(guò)來(lái)，以及2)使用兩個(gè)獨(dú)立的氣體交換分析器同時(shí)測(cè)量室流入物和流出物流。第一種技術(shù)一般簡(jiǎn)單且緊湊，因?yàn)橹恍枰獑蝹€(gè)氣體分析器。氣體交換測(cè)量一般假設(shè)穩(wěn)定狀態(tài)的條件。對(duì)于單分析器系統(tǒng)，在從室流入物轉(zhuǎn)換到流出物、或者流出物到流入物的時(shí)間段內(nèi)，樣本條件必須適當(dāng)?shù)胤€(wěn)定。除了所需的影響氣流交換的時(shí)間之外，在氣流從流入物切換到流出物以及切換回來(lái)時(shí)，分析器中的瞬變現(xiàn)象必須消散。第二種技術(shù)一般地增加了系統(tǒng)尺寸和復(fù)雜度，因?yàn)樾枰郊拥姆治銎?。雙分析器系統(tǒng)在測(cè)量中具有更快的響應(yīng)時(shí)間，因?yàn)椴淮嬖谂c單分析器系統(tǒng)中的氣流交換相關(guān)聯(lián)的瞬變現(xiàn)象。與單分析器系統(tǒng)不同，雙分析器系統(tǒng)受到兩個(gè)分析器之間在同一個(gè)氣體濃度的偏置的影響。分析器之間的任何偏置將表現(xiàn)為非零差異，且這個(gè)非零差異將會(huì)被解讀為氣體交換(如，光合作用/蒸騰作用)。修正分析器之間的偏置對(duì)于較小交換速率的準(zhǔn)確測(cè)量是非常重要的，因?yàn)檫@個(gè)偏置是該濃度差異的更顯著的部分。圖I示出兩個(gè)獨(dú)立氣體分析器(分析器I和分析器2)以及理論上完美的分析器的概念性的表現(xiàn)。圖I假設(shè)分析器I和分析器2接收并測(cè)量同一個(gè)氣體組分。對(duì)于理論上完美的分析器，所測(cè)得的濃度精確地等同于真實(shí)濃度。真實(shí)分析器的偏離可能是分析器設(shè)計(jì)固有的(不相關(guān)于時(shí)間的)、分析器變化或退化的結(jié)果(相關(guān)于時(shí)間的)(如，光路徑污染)、改變諸如溫度之類(lèi)的環(huán)境條件的結(jié)果(相關(guān)于時(shí)間的)、以及不可歸因的“隨機(jī)漂移” 的源(相關(guān)于時(shí)間的)。圖I示出，在“匹配濃度”處，在分析器I和分析器2的所測(cè)得的濃度之間有偏置， 被標(biāo)為“匹配偏置”。由于兩個(gè)分析器接收并分析相同的氣體組分，它們的測(cè)量應(yīng)該是相同的。為了修正這個(gè)偏置誤差，計(jì)算這個(gè)匹配誤差并隨后從分析器2的值中減去。圖示地，圖 I中，這將未匹配的分析器2響應(yīng)(實(shí)線(xiàn))改變?yōu)榻?jīng)匹配的分析器2響應(yīng)(虛線(xiàn))。假設(shè)該分析器響應(yīng)曲線(xiàn)緩慢地改變，且假設(shè)所測(cè)量的濃度將會(huì)接近于“匹配濃度”的那些，偏置修正移除了所感知的氣體交換的誤差源。重要的是注意，假設(shè)圖I中的分析器I和2的分析器響應(yīng)曲線(xiàn)接近于一致。理論上完美的分析器具有精確地一致的響應(yīng)曲線(xiàn)。偏置修正沒(méi)有考慮到匹配濃度點(diǎn)附近的分析器曲線(xiàn)誤差。盡管在圖I中的分析器I和被匹配的分析器2中都存在很小的絕對(duì)濃度誤差， 這個(gè)絕對(duì)濃度誤差并不影響分析器I和經(jīng)匹配的分析器2濃度之間的差異。匹配分析器已經(jīng)移除了偏置誤差，且在匹配濃度處的一致的分析器響應(yīng)曲線(xiàn)的假設(shè)確保了在匹配濃度點(diǎn)附近的準(zhǔn)確的濃度差異計(jì)算。當(dāng)分析器響應(yīng)曲線(xiàn)不再一致時(shí)，或者當(dāng)濃度遠(yuǎn)離“匹配濃度點(diǎn)”時(shí)，濃度差異誤差變得更加明顯。因此，重要的是在做出測(cè)量的濃度附近匹配分析器。圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的開(kāi)環(huán)氣體交換系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括調(diào)節(jié)好的空氣供應(yīng)20、兩個(gè)氣體分析器(分析器I和分析器2)和(被圍住的)分析室40 (其中放置了被調(diào)查的樣本)以及氣流交換設(shè)備50。調(diào)節(jié)好的空氣供應(yīng)20包括的一個(gè)或多個(gè)氣體源和氣體調(diào)節(jié)設(shè)備。例如，在光合作用和蒸騰作用測(cè)量的上下文中，氣體源可包括CO2和H2O庫(kù)，且調(diào)節(jié)設(shè)備用于調(diào)節(jié)每一個(gè)氣體濃度。分析室40提供樣本的用于分析的已知測(cè)量體積。室40 包括與空氣供應(yīng)20相耦合的氣體入口端和與匹配閥50相耦合的氣體出口端。樣本一般包括葉子或植物物質(zhì)，但可包括需要測(cè)量氣體交換特性的任何其他物質(zhì)。調(diào)節(jié)好的空氣供應(yīng)20將穩(wěn)定的氣體濃度(如，穩(wěn)定的CO2和H2O濃度)傳遞給系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，圖2中所述的組件被包括在遠(yuǎn)離控制臺(tái)(可包括空氣供應(yīng)和諸如智能模塊之類(lèi)的其他組件)的傳感器頭中(除了空氣供應(yīng)20之外)；含有遠(yuǎn)程傳感器頭的系統(tǒng)提供由用戶(hù)操作的可能性和便利。各管道和連接件提供耦合如圖所示各系統(tǒng)組件的液體流動(dòng)路徑。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，來(lái)自空氣提供20的經(jīng)調(diào)解的空氣供應(yīng)由可變氣流分流件30分為兩個(gè)流。將受控且已知的質(zhì)量氣流，經(jīng)由流量計(jì)35傳遞到室40的氣體入口端，且剩余的氣流從旁邊通過(guò)葉子室40并被提供給氣流交換設(shè)備50。室40的氣體出口端也與氣流交換設(shè)備50流體地耦合，以使室流出物被傳遞給氣流交換設(shè)備50。在特定方面中，氣流交換設(shè)備50包括如圖所示的匹配閥，具有2個(gè)可能的配置。在圖2中，氣流交換設(shè)備(“匹配閥”)50被圖示在第一配置中，室流入物被傳遞給氣體分析器2，且室流出物被傳遞給氣體分析器I。在任何任意時(shí)間，可將氣流交換設(shè)備50的配置轉(zhuǎn)換(如，響應(yīng)于手動(dòng)、或者自動(dòng)地產(chǎn)生、響應(yīng)于控制信號(hào))為圖3中所示的第二配置。利用第二配置中的氣流交換設(shè)備，室流入物被傳遞給氣體分析器1，且室流出物被傳遞給氣體分析器2。氣體分析器(分析器I和分析器2)可每一個(gè)包括紅外氣體分析器(IRGA)，如現(xiàn)有技術(shù)已知的那樣，或者其他氣體分析器。智能模塊 (未示出)，如，處理器或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，與氣體分析器耦合來(lái)控制系統(tǒng)10和氣體分析器的操作并從氣體分析器中接收代表氣體濃度測(cè)量的數(shù)據(jù)信號(hào)。通過(guò)改變匹配閥的配置，初始地連接至室流出物的氣體分析器連接至室流入物。 反之，初始地連接至室流入物的氣體分析器連接至室流出物。通過(guò)改變閥門(mén)配置，每一個(gè)氣體分析器所測(cè)量的氣體流被有效地“交換了 ”。在圖2中，用分析器2來(lái)測(cè)量經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣供應(yīng)(流入物)的濃度。就在“交換” 之前，分析器2所測(cè)量的濃度被記錄為Cb (tj。然后將氣流交換為圖3的配置。在這個(gè)交換之后，存在其中分別的氣體奔流通過(guò)氣體分析器的瞬變時(shí)間td。在這個(gè)初始的瞬變之后， 分析器I所測(cè)量的濃度被記錄為CaUftd)。假設(shè)經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣供應(yīng)濃度在時(shí)間段h < t
<t0+td內(nèi)是穩(wěn)定的，由于在交換之前(t < h)將經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣供應(yīng)傳遞給分析器2，在交換之后t> to被傳遞給分析器I，差異cb(tj-caUftd)代表分析器偏置。然后使用這個(gè)偏置值來(lái)修正所有之后的測(cè)量，直到下一個(gè)匹配時(shí)間間隔?，F(xiàn)有的儀器，諸如LI-COR LI-6400和Walz GFS-3000儀器使用串聯(lián)匹配方法。即， 在匹配過(guò)程中將分析器串聯(lián)設(shè)置，然后以相同的流速看相同的氣體流。這個(gè)操作狀態(tài)并不允許同時(shí)地測(cè)量室流入物和流出物濃度。這些系統(tǒng)具有特定的匹配模式狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)中不可做出氣體交換測(cè)量。串聯(lián)匹配需要約兩倍時(shí)間的分析器奔流時(shí)間(上述的、)來(lái)完成匹配周期。在分析器在匹配模式中達(dá)到平衡時(shí)存在初始延遲(td)，在分析器回復(fù)到其正常操作配置之后，存在第二延遲時(shí)間(td)，在此期間瞬變消散。與使用諸如LI-COR LI-6400和Walz GFS-3000儀器之類(lèi)現(xiàn)有儀器的串聯(lián)匹配相比，此處公開(kāi)的實(shí)施例有利地減少了用于分析器匹配的時(shí)間約2倍或更多。當(dāng)改變匹配閥配置時(shí)需要初始延遲td，不過(guò)在這個(gè)延遲時(shí)間之后，本發(fā)明的實(shí)施例能馬上恢復(fù)測(cè)量。單分析器系統(tǒng)不需要偏置修正或匹配模式，但考慮到通過(guò)將分析器從流出物轉(zhuǎn)換到流入物，或者反之，而引入的瞬變，確需要類(lèi)似的延遲時(shí)間td。在此處公開(kāi)的實(shí)施例中，氣體分析器不接收同樣的氣體流。因此，重要的是在匹配過(guò)程中經(jīng)調(diào)節(jié)的氣體供應(yīng)的氣體濃度是穩(wěn)定的。經(jīng)調(diào)節(jié)的氣體供應(yīng)的氣體濃度的任何改變將被解讀為附加的分析器偏置。然后這個(gè)錯(cuò)誤的分析器偏置將不適當(dāng)?shù)乇皇┘拥綄?lái)的偏
置計(jì)算。圖4示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量氣體交換測(cè)量系統(tǒng)10中的氣體濃度差的方法 400。在步驟410中，通過(guò)設(shè)定氣流交換設(shè)備到兩個(gè)配置中的一個(gè)而將氣流路徑配置設(shè)定到第一配置，如，如圖2中所示，定義樣本室40的輸出端和氣體分析器I之間的第一氣流路徑，以及氣體源(如，氣流分流件30)和氣體分析器2之間的第二氣流路徑。在步驟420中， 測(cè)量每一個(gè)氣體分析器中的氣流的氣體濃度。例如，使用氣體分析器I測(cè)量離開(kāi)樣本室的氣體(室流出物)的第一濃度，使用氣體分析器2測(cè)量來(lái)自氣體源的氣體的第二濃度。在步驟430中，確定基于第一濃度和第二濃度的氣體第一濃度差。在步驟440中，通過(guò)設(shè)定氣流交換設(shè)備到兩個(gè)配置中的另一個(gè)而將氣流路徑配置設(shè)定到第二配置，如，如圖3中所示， 定義樣本室40的輸出端和氣體分析器2之間的第三氣流路徑，以及氣體源(如，氣流分流件30)和氣體分析器2之間的第四氣流路徑。在特定方面，提供轉(zhuǎn)換信號(hào)給氣流交換設(shè)備而自動(dòng)地在理想的時(shí)間轉(zhuǎn)換氣流配置。應(yīng)該理解的是，步驟410和440中確定的流體交換設(shè)備的第一和第二配置的順序的使用是可以互換的。在步驟450中，測(cè)量第二氣流路徑配置中每一個(gè)氣體分析器中的氣流的氣體濃度。例如，使用氣體分析器2測(cè)量樣本室中存在的氣體(室流出物)的第三濃度，使用氣體分析器I測(cè)量來(lái)自氣體源的氣體的第四濃度。在步驟460中，確定基于第三測(cè)得的濃度和第四測(cè)得的濃度的氣體第二濃度差。在步驟470中，基于步驟430和460中確定的第一濃度差和第二濃度差來(lái)確定偏置誤差。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，確定基于所述第一濃度差和第二濃度差之間差異(所述差異被除以二)的絕對(duì)值的偏置誤差。在步驟480中，將代表偏置誤差的數(shù)據(jù)顯示在顯示器或其他顯示設(shè)備上或者進(jìn)一步處理或用于產(chǎn)生(并顯示)經(jīng)修正的氣體濃度測(cè)量?？墒褂眉稍趥鞲衅黝^和/或氣體分析提供的控制臺(tái)和/或通信地與氣體分析系統(tǒng)耦合的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的智能模塊來(lái)執(zhí)行步驟430、460和470。可將用于實(shí)現(xiàn)各計(jì)算和控制步驟的代碼存儲(chǔ)在與智能模塊耦合、或者智能模塊可訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)器上，或者在諸如 ⑶、DVD、硬盤(pán)等任何有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上提供。盡管通過(guò)示例且根據(jù)具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但可以理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施例。相反，旨在覆蓋對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的各種變體和類(lèi)似配置。因此，所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)當(dāng)根據(jù)最寬泛的解釋?zhuān)员阌诎ㄋ羞@些變體和類(lèi)似配置。
權(quán)利要求
1.用在氣體交換分析系統(tǒng)中的傳感器，所述傳感器包括界定樣本的用于分析的測(cè)量體積的樣本室，所述樣本室具有與氣體源相耦合的氣體入口端，以及氣體出口端；配置為測(cè)量氣體濃度的第一氣體分析器；配置為測(cè)量所述氣體濃度的第二氣體分析器；以及氣流交換設(shè)備，其具有與所述樣本室的所述氣體出口端相耦合的第一輸入端、與所述氣體源相耦合的第二輸入端、與所述第一氣體分析器相耦合的第一輸出端、以及與第二氣體分析器相耦合的第二輸出端，其中，響應(yīng)于控制信號(hào)，所述氣流交換設(shè)備自動(dòng)地在第一配置和第二配置之間轉(zhuǎn)換，其中在所述第一配置中，所述氣流交換設(shè)備將所述第一輸入端和所述第一輸出端相耦合，將所述第二輸出端和所述第二輸入端相耦合，以及其中在所述第二配置中，所述氣流交換設(shè)備將所述第一輸入端和所述第二輸出端相耦合，將所述第二輸入端和所述第一輸出端相f禹合。
2.如權(quán)利要求I所述的傳感器，其特征在于，所述第一氣體分析器和所述第二氣體分析器各自包括IR氣體分析器。
3.如權(quán)利要求I所述的傳感器，其特征在于，由所述第一和第二氣體分析器測(cè)量的所述氣體包括CO2或H2O。
4.用在氣體交換分析系統(tǒng)中的傳感器頭，所述傳感器頭包括界定樣本的用于分析的測(cè)量體積的樣本室，所述樣本室具有與氣體源相耦合的氣體入口端，以及氣體出口端；配置為測(cè)量氣體濃度的第一氣體分析器；配置為測(cè)量所述氣體濃度的第二氣體分析器；以及氣流交換設(shè)備，具有與所述樣本室的所述氣體出口端相耦合的第一輸入端、與所述氣體源相耦合的第二輸入端、與所述第一氣體分析器相耦合的第一輸出端、以及與第二氣體分析器相I禹合的第二輸出端，其中，響應(yīng)于控制信號(hào)，所述氣流交換設(shè)備自動(dòng)地在第一配置和第二配置之間轉(zhuǎn)換，其中在所述第一配置中，所述氣流交換設(shè)備將所述第一輸入端和所述第一輸出端相耦合，將所述第二輸出端和所述第二輸入端相耦合，以及其中在所述第二配置中，所述氣流交換設(shè)備將所述第一輸入端和所述第二輸出端相耦合，將所述第二輸入端和所述第一輸出端相f禹合。
5.如權(quán)利要求4所述的傳感器頭，其特征在于，由所述第一和第二氣體分析器測(cè)量的所述氣體包括CO2或h2o。
6.如權(quán)利要求4所述的傳感器頭，其特征在于，所述第一氣體分析器和所述第二氣體分析器各自包括IR氣體分析器。
7.用于測(cè)量氣體交換分析系統(tǒng)中氣體濃度差的方法，所述系統(tǒng)具有傳感器頭，該傳感器頭具有界定樣本的用于分析的測(cè)量體積的樣本室，所述樣本室具有與氣體源相耦合的氣體入口端以及氣體出口端，所述方法包括使用氣流交換設(shè)備提供第一氣流路徑配置，所述第一配置具有在所述樣本室的輸出端和第一氣體分析器之間的第一氣流路徑，以及在所述氣體源和第二氣體分析器之間的第二氣流路徑；使用所述第一氣體分析器在所述輸出端測(cè)量離開(kāi)所述樣本室的氣體的第一濃度；使用所述第二氣體分析器測(cè)量來(lái)自于所述氣體源的氣體的第二濃度；以及基于所述第一濃度和所述第二濃度來(lái)確定所述氣體的第一濃度差，且其后響應(yīng)于控制信號(hào)，使用所述氣流交換設(shè)備自動(dòng)地轉(zhuǎn)換到第二氣流路徑配置，所述第二配置具有在所述樣本室的所述輸出端和所述第二氣體分析器之間的第三氣流路徑，以及在所述氣體源和所述第一氣體分析器之間的第四氣流路徑。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括使用所述第二氣體分析器在所述輸出端測(cè)量離開(kāi)所述樣本室的氣體的第三濃度；以及使用所述第一氣體分析器測(cè)量來(lái)自于所述氣體源的所述氣體的第四濃度。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括基于所述第三濃度和第四濃度來(lái)確定所述氣體的第二濃度差。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括基于所述第一濃度差和第二濃度差之間差異的絕對(duì)值而確定誤差，所述差異被除以二。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，由所述第一和第二氣體分析器測(cè)量的所述氣體包括CO2或H20。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于雙分析器氣體交換系統(tǒng)的偏置補(bǔ)償技術(shù)。提供了用于在雙分析器氣體分析系統(tǒng)中補(bǔ)償分析器偏置的系統(tǒng)與方法。氣流交換設(shè)備，當(dāng)處于第一配置中時(shí)，將室流入物傳遞到第一氣體分析器，且將室流出物傳遞到第二氣體分析器。在任何任意時(shí)間，可將該氣流交換設(shè)備的配置轉(zhuǎn)換為，其中將室流入物傳遞到第二氣體分析器，且將室流出物傳遞到第一氣體分析器。通過(guò)改變匹配閥的配置，初始地連接至室流出物的氣體分析器連接至室流入物。反之，初始地連接至室流入物的氣體分析器連接至室流出物，實(shí)現(xiàn)分析器之間的偏置誤差確定。各實(shí)施例約比用于雙分析器系統(tǒng)的已知方法快兩倍；所減少的時(shí)間轉(zhuǎn)換為整體更快的氣體交換測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N33/00GK102608262SQ20121002051
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
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