通量分析仪

开路式的红外分析仪如同超声风速计一样，其测定光路被暴露在空气中，用10 Hz以上的频率测定空气中二氧化碳/水汽的密度脉动，在其原理上最符合涡度相关法的技术要求，所以也被称之为二氧化碳/水汽气体分析仪。代表性的产品有美国的Li-Cor公司的 LI-7500 (0.12 m)，Data Design公司的OP-2(0.20 m)和日本的E009B(0.20 m)。

开路系统直接测定湍流脉动的基本原理是利用红外线光源将光束照射到二氧化碳/水汽的测定光路上，在另一方利用检测器的镜头能聚集红外线。检测器是利用分光、透射、反射二氧化碳/水汽的吸收带波长的干涉滤光器，测定出二氧化碳/水汽脉动的装置。

目前最先进的二氧化碳/水汽测定仪为LI-7500红外二氧化碳/水汽分析仪，它是高频响、高精度的二氧化碳/水汽开路系统分析仪，可在复杂组成的气体中分析二氧化碳/水汽的绝对密度。LI-7500探测器由红外线光源、检测器、4种波段的滤光片组合起来的截光器、透镜、窗等部分组成。

使用开路分析仪进行通量测定时，由于其传感器被长期放置在野外，会造成仪器的故障或精度的下降。因此在涡度相关法中，也有采用闭路分析仪进行涡度相关测定的。闭路式分析仪是将空气抽入分析仪的内部进行测定，所以使用分散型的红外分析仪(NDIR)作为分析仪的本体，分析仪本体以外需要有气泵和取样管。尽管因管内脉动衰减等原因与开路方式相比其时间响应差些，但是因为其稳定性好，也被广泛应用于通量观测之中，市场上有各种各样的分析仪，但被用于涡度相关测定中具有代表性的机型为Li-Cor公司的LI-6262型及继其后推出的LI-7000型。

在LI-6262分析仪的内部有样品室和参比室，在样品室测定对象的空气以一定的速度流入，在参比室将利用药品(苏打石灰，过氯酸镁)去掉CO₂和水汽的空气封入，或利用不含CO₂和水汽的的N₂，以一定的流量通气。从光源射出的红外线由高速回转的快门交互进入两个室，透过室的红外线分成两个方向，透过中心波长为2.6 μm和4.3μm波段的滤波器后，分别被检测器测出其辐射强度。由样品室与参比室透过辐射强度之比，分别算出CO₂和水汽在其吸收波长的透过率，将透过率代入关系式(校正曲线)再经过室内的气压和温度校正就可以得到CO₂和水汽密度。 2100433B

二氧化碳和水汽浓度的测定，可以使用根据红外线吸收原理制成的红外二氧化碳/水汽分析仪。市场上有几个型号的产品，其原理是利用二氧化碳和水汽在红外线域对特定波段(二氧化碳4.3 FLM，水汽2.6RLm)的辐射吸收来测定二氧化碳和水汽密度(或浓度)。具体来说是利用测定光源和受光部之间的辐射吸收率来计算所测气体的密度。这类仪器根据分析光路的配置方式大致可以分成开路式和闭路式两种。

通量

在流体运动中，通量表示单位时间内流经某单位面积的某属性量，是表示某属性量输送强度的物理量。

辐射通量又称辐射功率，指单位时间内通过某一截面的辐射能，是以辐射形式发射、传播或接收的功率，单位为W（瓦），即1W=J/s（焦耳每秒）。它也是辐射能随时间的变化率Φ=dQ/dt 。测量辐射通量的方法一般是由直流电置换辐射通量的等价置换原理进行的。

实际上，辐射源所发射的能量往往由很多波长的单色辐射所组成，为了研究各种波长的辐射能量，还须对单一波长的光辐射作相应的规定。前面介绍的几个重要辐射量，都有与其相对应的光谱辐射量，光谱辐射量又叫辐射量的光谱密度，是辐射量随波长的变化率：

Φ(λ)=dΦ/dλ （1）

单位为W/μm（瓦每微米）,或W/nm（瓦每奈米）其中波长为λ的辐射通量与λ值有关。总辐射通量应该是各谱段辐射通量之和或辐射通量的积分值。

人眼感受到的辐射通量称为光通量。

依据热传导方式的不同，热通量分为传导热通量（传导热流密度）、辐射热通量（辐射热流密度）和对流热通量（对流热流密度） 对于不同的应用，热通量的名称还有如：大地热通量（也称大地热流密度，土壤热通量），它是大地（土壤）中热传导方式的表述；感热通量是物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量通量；潜热通量是物质发生相变（物态变化）且温度不发生变化时吸收或放出的热量通量。

热通量的测量可以以几种不同的方式进行。通常已知但通常不切实际的方法是通过测量具有已知导热率的一块材料上的温差来进行的。这种方法类似于测量电流的标准方法，其中测量已知电阻上的电压降。通常这种方法很难执行，因为被测试材料的热阻通常是未知的。为了确定热阻，需要准确的材料厚度和热导率值。利用热阻以及材料两侧的温度测量，可以间接计算热通量。

测量热通量的第二种方法是通过使用热通量传感器或热通量传感器来直接测量传递到热通量传感器所安装到的表面的热量的量。最常见的热通量传感器类型是差示温度热电堆，其基本上与所提到的第一种测量方法相同，除了其具有的优点是热阻/传导率不需要是已知的参数。由于热通量传感器能够通过使用塞贝克效应实现对现有热通量的现场测量，因此不必知道这些参数。但是，差热电堆热通量传感器已经在为了进行校准，以涉及它们的输出信号[μV]到热通量值[W/(m²⋅K)]。一旦热通量传感器被校准，它就可以用来直接测量热通量，而不需要罕见的热阻或热传导值。