给数据发射机，数据发 射机收到该脉冲信号后，发射机开始工作实现数据发射，数据发射完毕，发射机自动停止工 作，等待下一发射同步脉冲信号，这样CO 2测量电路与数据发射机分时工作，该方法使得数 据传送误码率降低到1〇_4以下。
[0021] 所述的探测高精度大气CO2垂直廓线的探空方法，其特征在于：采用的浓度计算方 法，大气〇)2的等效吸收度为S =1-，其中S无量纲，在等效吸收截面 0 ?与 气室长度L 一定的情况下，S与大气环境中CO2的浓度C成正比，1<=>为一常数，可通过在 1OA 光学气室中通入零气时CO2强吸收通道I M和参考通道输出信号I Μ计算得到；因此，在正常 测量过程中，通过〇)2强吸收通道信号14与参考通道信号1,即可计算出等效吸收度，从而 可拟合出大气(：0 2浓度值。
[0022] 所述的探测高精度大气CO2垂直廓线的探空方法，其特征在于：通过HITRAN数据 以及实测的温度、压强数据计算不同高度上大气CO2的吸收截面，及其等效吸收截面进而对 探测结果进行修正。
[0023] 所述的探测高精度大气CO2垂直廓线的探空方法，其特征在于：通过实验的方法推 算装置的探测精度，在调制光源信号的低电平期间测量200次得到CO2强吸收通道和参考 通道的信号累加和分别为Ι Α__〇, Ικ^。。，由于此时光源无电流流过，即无光照射到探测器端， 此时由于实际系统存在各种噪声，此时计算得到的等效吸收度5* = 1-1会在零值附 近抖动，这个抖动称为装置的固有噪声，该噪声决定了装置的精度，设此时等效吸收度S的 标准差为Λ S ;在调制光源信号的高、低电平期间分别测量200次，并得出CO2强吸收通道 和参考通道的信号净变化后计算此时等效吸收度S = I-尤此时S的相对 ^R_N2QQ ^R_1200 调制信号在低电平期间计算结果的变化量设为S，则在假定等效吸收截面和光学气室 L不变的情况下大气CO2浓度的相对误差为7-；在探空设备发送数据时间分辨率为2s的条 〇 件下，计算得到相对误差为〇. 29%，假设大气环境实际的CO2含量为400ppm情况下，则系统 对于大气〇)2的测量精度为I. 16ppm。
[0024] 本发明与现有技术相比的优点如下：1、对大气环境中CO2浓度常规测量，精度高， 可以获得大气CO2的空间分布，在环境恶劣，人类不易进入的地方，可以遥测。2、本发明结 构紧凑，重量轻，采用电池供电，最长测量时间达10小时以上。3、可以搭载于小型化的无人 机上，用于大气边界层以下大气CO 2及气象参数的遥测。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明装置结构示意图。
[0026] 图2为大气CO2测量单元数据采集时刻与光源调制信号关系示意图。
[0027] 图3为大气CO2测量单元数据采集与数据发射单元分时工作时序图。
[0028] 图4为本探空装置计算误差示意图。
[0029] 图5为本探空装置地面实验结果与LI-COR LI-7500对比结果。
【具体实施方式】
[0030] 如图1所示，一种探测高精度大气CO2垂直廓线的探空装置，包括大气0)2测量单 元1、数据发射单元2、数据接收单元3,其中：
[0031] 大气〇)2测量单元1包括圆柱形不锈钢管结构的光学气室16、由单片机构建的数 据采集与控制电路板18、过滤器12、气泵13、流量计14、锂电池组11，光学气室16内一端设 置有红外光源15,光学气室16内另一端设置有双通道红外探测器17,光学气室16设置有 双通道红外探测器17的一端还设置有出气口，光学气室16设置有红外光源15的一端还设 置有进气口，气泵13进气口通过过滤器12与外部气源连接，气泵13出气口与流量计14进 气口连接，流量计14出气口与光学气室16进气口连接，数据采集与控制电路板18通过光 源驱动电路与光学气室16内红外光源15连接以发送驱动信号，数据采集与控制电路板18 通过放大滤波电路与光学气室16内双通道红外探测器17连接，数据采集与控制电路板18 还与数据发射单元2通讯连接，锂电池组11供电至大气0) 2测量单元1、数据发射单元2 ;
[0032] 数据发射单元2包括发射电路板23,发射电路板23上接入有GPS模块21、温湿压 模块22、发射天线24,大气0) 2测量单元1中数据采集与控制电路板18与发射电路板23通 讯连接；
[0033] 数据接收单元3包括计算机31、接入计算机31的接收机32、接入接收机32的接 收天线33,数据接收单元3的计算机31通过接收机32、接收天线33与数据发射单元2通 讯连接。
[0034] 大气0)2测量单元1中，光学气室16内红外光源15工作在脉冲调制方式下，工作 电压在5. 7V~6. 3V之间；
[0035] 光学气室16内双通道红外探测器17上不同通道装有中心波长不同的滤光片，其 中滤光片中心波长为4. 26 μ m对应CO2的强吸收通道，另一通道滤光片中心波长为3. 91 μ m 作为参考通道，大气〇)2气体在此波段不吸收；
[0036] 放大滤波电路对双通道探测输出的微弱电信号进行放大、滤波，要求放大倍数为 IO4~1〇 5量级；
[0037] 光源驱动电路工作产生频率为IHz、幅值为6V、占空比为50 %的脉冲方波驱动红 外光源；
[0038] 数据采集与控制电路板18由超低功耗单片机MSP430F149构建而成，且单片机 MSP430F149的P6. 4、P6. 5管脚分别一一对应接收经放大滤波后的CO2强吸收通道和参考通 道，单片机MSP430F149的P5. 4脚接光源驱动电路的触发端，单片机的P3. 4脚数据输出端 与数据发射单元的发射电路板23连接，单片机MSP430F149的定时器A产生定时0. 5s产生 中断，产生频率为ls、占空比为50%的PWM信号，单片机MSP430F149采用内置12位模数转 换器实现两个通道的数据采集，且采样模式采用序列通道单次转换模式。
[0039] 数据发射单元2中，温湿压模块22用于测量所处环境中的气象参数，温度传感器 采用热敏电阻，气压传感器采用硅压组模块，湿度传感器采用湿敏电容模块；
[0040] GPS模块21用于接收GPS卫星信号，实时确定出探空装置所处空间的定位坐标；
[0041] 发射电路板23对GPS模块21接收到的定位信号、温湿压模块22测量的气象参数 以及大气CO 2测量单元测量的大气CO2浓度信号转换成统一的二进制码格式便于传输，发射 电路板23对转换成统一编码的二进制码数据进行FSK调制和功率放大，保证向数据发射单 元2的发射天线24输送的射频功率达到150~200mW。
[0042] 数据接收单元3中，终端计算机31负责数据的存储与反演、显示；接收机32实现 对接收的二进制码数据进行FSK解调、接收机32内部的整形电路还原出TTL电平的二进制 码，由接收机32内部的微控制器完成数据转换以9600波特率的速率经USB 口送往终端计 算机31。
[0043] 一种探测高精度大气CO2垂直廓线的