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多通道土壤CO2测定仪

发表日期:2016-09-21  唐霆  打印  放大 缩小  【关闭

多通道土壤CO2测定仪(LI-8100A/8150)(中心实验室)

Soil respiration CO2 automatic measuring system (LI-8100A/8150)

该仪器主要用于监测土壤CO2通量在时间和空间尺度上的动态变化,可利用8个通道同时测定,能够对土壤CO2流量进行长期或短期测量,是生态学和全球变化研究领域的重要仪器。

仪器联系人:唐霆,E-mailtangting@xtbg.org.cn

 

土壤呼吸CO2测量仪(LI-8100A和LI-8150)操作规程   

   

  LI-8100ALI-8150是美国LI-COR公司最新推出的土壤碳通量测量仪,能够对土壤CO2流量进行短期移动测量和长期定点测量。短期测量室LI-8100A能够快速测量土壤CO2流量,并且得到多个位置的数据,完成空间变异较强的准确测量。长期测量室LI-8150能够在同一位置,自动测量土壤CO2流量的日变化,测量时间可以是几个星期,甚至几个月。 

  在使用前应该充分了解其使用注意事项,使用过程中做到时常逐项对照注意事项,以确保仪器的安全。注意事项为: 

  1LI-8100A 各硬件需正确连接,针脚无损坏、扭曲。 

  2PDA 应提前充电,日期设置要准确,便于日后数据分析。 

  3.辅助传感器端口中连接的外置传感器接线要正确。 

  4Chamber Offset 设定准确。 

  5.四个时间选项设定: 

  Observation Length: 1.5~2 mins Dead Band: 10~30 seconds 

  Pre-purge: 20 seconds~2 mins Post-purge: 30~45 seconds 

  6.重复次数设定: 

  短期调查室设置为 2-3 count 

  长期测量室 count 设置为1Repeats 设定为Set To Max 

  7Flow 设定:High 

  8.土壤水分传感器:垂直插入土中,与土壤表面接触良好;仪器读取的直接信号为电压信号。 

  若使用 EC-5 土壤水分传感器,体积含水量和电压值之间不成线性关系,因此设定m=1b=0,即斜率为1,截距为0,直接输出电压值,然后用公式转换成体积含水量:VWC%=-3.14e-07*mv2+1.16e-03*mv-6.12e-01若使用ML2x 土壤水分传感器,体积含水量和电压值之间成线性关系,设定m=0.529b= -0.06,即斜率为0.529,截距为-0.06,直接输出体积含水量。 

  9.测定前一天安置土壤环,以尽可能减小土壤扰动。 

    

LI-8100A 操作步骤 

    

  一、硬件连接 

  1. 电缆与气路连接 

  标有的接口连接至Chamber,是控制气室工作的信号传输接口;AUX. SENSOR INTERFACE(辅助传感器端口),用于连接辅助传感器。辅助传感器端口可以连接温、湿度传感器等,也可以连接外部电源(在LI-8150 系统中,这个接口用于连接LI-8150)。 

  2. 连接电池 

  LI-8100A需要16400-03电池供电(或者两块电池),也可通过辅助传感器端口连接外部电源; 

  3. 插入无线网卡和CF 存储卡 

  存储卡和无线网卡均可插在主机箱内的任一个PC卡槽中(已连接好)。 

  4. 连接辅助传感器端口(已连接好) 

  5. 连接外置传感器 

  二、Windows Mobile 系统PDA 配置步骤 

  1 准备工作 

  开始配置程序之前,确保 PDA 已充满电。 

  a. PDA 放在充电座上,用USB 线连接计算机; 

  b. 充电后,执行Palm 软件安装程序; 

  c. 熟悉PDA 操作。 

  2 PDA的配置 

  三、操作设置(PDA 

  点击Instrument Status 栏,将显示软件的全部菜单,有SetupViewUtils8100 四个主菜单,点击Setup,可以看到有四个次级菜单。其中,Measurement Protocol Area Volumes and Flow Rate 的设定依据实验要求而定, 

  Obs. Length: 1:30~2 :00 mins Chamber Volume: 自动算出 

  Dead Band: 10~30 seconds IRGA Volume/Total Volume: 自动 

  Pre-purge: 0:20~2:00 mins Obs. Count: 2~3(长期测量室不设定) 

  Post-purge: 30~45 seconds Flow Rate: High 

  Chamber Offset: soil collar 测量值设定 Repeat Meas.: DISABLE 

  Output 中可以设定需要记录的数据及记录间隔。选择TCPIP 指无线网卡输出的数据Output Every1 second ;输出参数如下,CRC 表示对数据进行冗余校验,Strip 表示消隐对数据的解释。 

  辅助传感器设置: 

  8100 菜单中提供了仪器及辅助传感器输入设置的功能。 

  Start Measurement,给记录文件命名,并输入Chamber Offset 值,然后点击Start,开始测量。 

  View菜单中显示仪器的状态、当前观测的结果及本次实验的概况 

  四、数据传输 

  LI-8100A主机中拔出CF卡,插入电脑卡槽中,读取数据;步骤如下:点击Utilities,找到File Manager打开:左侧为电脑文件夹;右侧为数据资料;上边是主机内存中存储的数据;下面是CF卡中的数据,选中要导出的数据直接拖到电脑中的某一个文件夹中即可。 

  五、数据分析 

  双击桌面上File Viewer的图标,运行该程序;在OPEN下,打开一个数据文件;软件界面上将显示出该数据的所有观测信息;双击某次观测,可弹出其详细信息;选择 Regression Analysis 栏,可以查看此观测数据图形;选择 Measurements 栏可查看这次观测的所有数据记录;File Viewer 的重要功能之一就是重计算,首先选择Edit 菜单下的Recompute 功能,在弹出的对话框中,可修正一些实验设置,比如 Chamber Offset,影响了Chamber 的体积,并最终影响通量值;点击 Recompute,软件将弹出一个重计算的结果;重计算对话框中,Curve Fit 表示要修改CdryEtime 的方程,将影响所有的统计结果(但不影响常数);Start Time Stop Time 是曲线方程中变量Crv_DeadBand Crv_Domain 的参数;Targeted Flux 将影响Flux@Ct 的重计算;Recompute Cdry (Raw &Summaries)只有在手工编辑了数据后,而没有计算出Cdry 这一列时才需要使用;Recompute Summary Records 只需在删除了某些原始记录时使用。 

    

Li-8100A 使用及注意事项  

  一、使用: 

  1. 仪器的连接、安装、开机预热: 

  提前埋设土壤环连接辅助传感器接口安装短期测量室安装温度、湿度传感器安装电池打开主机电源主机预热(5分钟) 

  2. 掌上电脑(PDA)和软件的使用,具体操作步骤为: 

  PDA开机主界面开始Li-8100Connect by TCP IPUSEOK(如果看到右上方有E,则点击EClear error)Set upMeasurement Protocolmeasurement preset工程师已经调好)Area and Volumes上一级菜单8100Instruments SettingsStart开始测量(1个循环结束后可以关闭程序,换位另一个测试地点) 测完后退出程序,关闭电源取出CF读卡器放入电脑拷贝数据。 

  3. 掌上电脑(PDA)中查看前一次测定结果: 

  MenuUtlisFile ManagerFile Digest ViewingCompact Flash选择或勾选(R)需要查看的文件名上下翻页查看(qp) 

  4. 掌上电脑(PDA)中查看前一次或几次(最多32)测定结果的Flux值: 

  MenuViewSummary Page勾选(R)Hold on this page上下翻页查看(qp)(注意:此项查看的前提是,每次测定后必须按上述操作进行查看Flux值,否则PDA不会缓存该次测定的Flux值。) 

  二、注意事项: 

  1. 切记数据传输线接口连接针、孔要对准,保证针孔接触良好,禁止针脚扭曲损坏。 

  2. 土壤环应至少提前一天埋入地下,以减小对地下植物、微生物等产生的影响。 

  3. 电池显示低电量时,应及时进行电(电池充满电时间约4小时);测量过程中可以通过同时连接两块电池进行电池更换。 

  4. 土壤环埋入土中后,计算土壤环露出地面的高度,减去1.5cm即为offset值。 

  5. 掌上电脑的时间一定要与软件显示的时间一致,否则结果可能会产生混乱。 

  6. 主机和掌上电脑防潮工作很重要,否则部件受潮后会影响测量过程。 

  7. 运输过程中注意不能碰到主机的接口。 

  8. 温度、湿度传感器应垂直且轻缓插入土壤中,如遇硬物或阻碍应拔出,在旁边找一合适插入点。 

  9. 天气冷或环境气温低时(早晚、雾凉季等)Li-8100A需要多预测几次以使仪器气室稳定,便于准确测量。 

  10. 温度、湿度传感器自身及其与主机接口端的接线请勿过度或频繁弯折,以免造成断线而无法使用。 

    

LI-8150 操作步骤 

    

  一、硬件连接 

  LI-8100A LI-8150 之间通过专用的电缆线和管路经由:辅助端口、AIR INAIR OUTBELLOWSChamber 接口相连接,电源由LI-8150 POWER 端输入;连接 8100-104 长期室至LI-8150 的对应AIR INAIR OUT Chamber 接口;将土壤温度、水分传感器连接到长期室的V2-V4 通道上。将 LI-8100A 主机箱内PC卡插槽下跳线的位置从Keypad Position 更改为Aux In Position连接 LI-8150 与交流电源适配器 

  二、 软件操作步骤 

  1. 用电脑连接 LI-8100A ,打开LI-8100A 操作软件 

  2. 与电脑连接成功后,软件显示实时参数 

  3. setup 菜单中点击Measurement Configuration,出现Multiplex Configuration 对话框。在Chamber 下拉菜单中,选择8100-104Chamber Offset 中输入相应值;Soil Area 317.8cm2Extension Tube Volume为默认值237。设置完成后点击Apply to Port 

  4. 点击 Observation 标签,测定时间设置参考LI-8100A 

  5. 点击 Data logging 标签,进行数据记录输出设置,里面内容全选上 

  6. V2-V4 端口设置。若连接EC-5 土壤水分传感器,体积含水量和电压值之间不成线性关系,选中Soil Moisture Probe,设定m=1b=0,即斜率为1,截距为0,直接输出电压值,然后用公式转换成体积含水量;若连接T型热电偶土壤温度传感器,选中Themistor,设定a=1.1259e-3b=2.3459e-4c=8.6329e-8,直接输出土壤温度 

  7. Configuration Categories 列表中点击Port Sequence,可查看检测到的通道 Configuration Categories 列表中点击Port Tools,可以将第一个测量室的设置复制到其他测量室 Configuration Categories 列表中点击Repeats,可以对重复测定的时间间隔进行定义,按Set To Max可设定为最大重复次数为12000;选中复选框turn off flow pump(s) between repeats,在重复测量间歇期间流量泵关闭,可节电并延长泵的寿命 

  8. 8100 菜单下选择Instrument Settings 

  9. Setup 菜单下选择 Start New Measurement ,出现Start a Measurement 对话框。Measurement Configuration:可在 Preset 下拉菜单中选择一个已定义的测量参数,或使用当前配置;Measurement File:输入文件名(File Name)和备注(Comments)。文件以标准数据文件格式建立,整个数据表可按测量配置设定并且放在一个文件中。大文件可以天或周为单位分割成多个小文件。点击 Append data to an existing file 按钮,可在当前定义的文件中增加新的测量数据;Destination 

  数据可被保存到仪器的内存或 CF 卡中;Measurement Start:可立即开始测量,或选择指定日期和时间开始测量;点击 Start Measurement 开始测量。 

 
 
 
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