技術文章/ARTICLES

1 、 紅外線氣體分析儀在煙氣自動檢測系統中的應用

1.1 測量原理 

    我國當前使用的氣體分析儀器在監測范圍、測量精度、組分分析方面，存在較大的局限性，而新型的非分散紅外線（NDIR）技術，則能實現對多組分煙氣濃度的檢測，該技術檢測原理為氣體紅外吸收，在測量過程中無需消耗物質，因此具有使用壽命長、穩定性好、選擇性強、測量范圍廣、高度，具有廣泛的推廣意義。

 單光束雙波長法中有測量濾光片和參比濾光片，其中測量濾光片是對有特征吸收紅外光譜通過的待測組分進行測量，透過測量氣室的光線強度受煙氣濃度的影響，測量值記為I；而參比濾光片測量組分不吸收通過的紅外光，因此透過測量氣室的光線強度幾乎不受被測組分濃度變化的影響，測量結果作為參照，記為I0。根據朗伯-比爾定律，待測氣體吸收光度與其濃度關系滿足關系式：-In（I/I0）=LkC，I為測量光強度，I0為參照光強度，L是紅外線經過吸收氣體的路徑，k待測氣體的吸收系數，C為氣體的濃度，單位為mg/m3。

    氣體濾波相關法是將被測氣體填充在氣體濾光池中，代替上述方法中的參比濾光片，利用此法可提高被測氣體組分對特征波的吸收效果。這一測量系統由五部分組成：光源由能斯特燈發射紅外光；測量氣室有抽氣孔和充氣孔，為待測氣體組分濃度的穩定提供了保障，而高溫伴熱功能，可有效防止水蒸氣和污染物冷凝，造成對測量結果的干擾；切光輪主要負責將光束信號射頻模式化；濾波輪上安裝不同被測氣體的氣體濾光池和測量濾光片，濾波輪和切光輪的旋轉動作由無刷直流電動機提供動力，對各組分的測定則由自動化控制系統發送控制指令完成測量；光電管前安裝放大器，以提高弱信號接收的可靠性。

被測氣體濾光池和測量濾光片的位置由設備內部處理器控制，一次測量過程可對待測氣體進行多次掃描，以提高信號的信噪比，減少測量誤差。利用微處理器可對各式干擾進行有效處理；使用靠減去干擾組分濃度的方法可對不同待測組分光譜重疊進行有效處理；而校正因子則是用來處理干擾組分對測量組分吸收系數的影響。

1.3 技術分析

    ①煙氣分析。

    煙氣分析儀采用的分析技術為單光束雙波長與氣體濾波相關技術的結合，濾波輪上的氣體濾波池能實現對不同氣體的同時測量，并利用干擾參數扣除技術，大大提高了測量結果的準確度，并能實現對一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、甲烷、氨氣以及氯化氫八種氣體的高精度持續性檢測。如對一氧化碳的測量范圍可達4000mg/m3，精度可達到0.1%。

    ②信號放大電路。

      信號放大電路利用CMOS工藝制成的斬波穩零結合多級放大模式，主要組成部件有多路開關和儀表放大器。信號放大電路增益高、響應快，輸入偏置電流小等優點，能有效減少誤差，還具有自動調零的功能，增加了測量的度和穩定性。

      ③CEMS煙氣連續排放監測系統。