解讀氣體分析儀器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

一、不同的氣體檢測(cè)儀器技術(shù)比較

1、氣體檢測(cè)儀器技術(shù)介紹

(1)人工采樣法

傳統(tǒng)的分析方法如化學(xué)分析法、氣相色譜法較多采用人工采樣法。人工采樣法的特點(diǎn)是采用人工取樣的方式，抽取某一時(shí)點(diǎn)的樣氣進(jìn)行分析。它的缺點(diǎn)是顯而易見的：必須對(duì)氣體進(jìn)行人工取樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，其中操作者的操作技能對(duì)分析的精度有很大影響；只能單一成份地逐個(gè)進(jìn)行檢測(cè)分析，不具備多重輸入和信號(hào)處理功能；分析費(fèi)時(shí)費(fèi)力，響應(yīng)速度慢，效率低，難以實(shí)時(shí)地反映工況信息。

(2)連續(xù)采樣法

連續(xù)采樣法主要有紅外線式、紫外線式和熱導(dǎo)式三種測(cè)量方法。連續(xù)采樣法的特點(diǎn)是采用不同測(cè)量方法的氣體分析系統(tǒng)都由采樣預(yù)處理系統(tǒng)和分析儀表兩部分組成，采樣探頭將被測(cè)氣體從煙道或管道中引出并進(jìn)行預(yù)處理后，連續(xù)送入儀器的氣體室中，分析儀器通過不同的方法完成氣體濃度的測(cè)量。上述三種測(cè)量方法的系統(tǒng)集成方式、適應(yīng)性和性價(jià)比有很大的區(qū)別。

應(yīng)用最廣泛的紅外線式氣體檢測(cè)儀器基于非色散紅外吸收光譜（NDIR）的原理，其測(cè)量方法是基于氣體對(duì)紅外線進(jìn)行選擇性吸收的原理，當(dāng)被測(cè)氣體通過測(cè)量管道時(shí)吸收紅外光源發(fā)出的特定頻率光（與被測(cè)氣體成分有關(guān)）使光強(qiáng)衰減，測(cè)出光強(qiáng)的衰減程度即確定了被測(cè)氣體的濃度。

紫外線式氣體檢測(cè)儀器是基于被測(cè)氣體對(duì)紫外光選擇性的輻射吸收原理，可以測(cè)量SO2、NOx、HCl、NH3等氣體，但在同等性能、功能情況下儀器價(jià)格較高。

熱導(dǎo)式氣體分析儀的工作原理是利用各種氣體不同的熱導(dǎo)系數(shù)，即具有不同的熱傳導(dǎo)速率來進(jìn)行測(cè)量的。當(dāng)被測(cè)氣體以恒定的流速流入分析儀器時(shí)，熱導(dǎo)池內(nèi)的鉑熱電阻絲的阻值會(huì)因被測(cè)氣體的濃度變化而變化，運(yùn)用惠斯頓電橋?qū)⒆柚敌盘?hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過電路處理將信號(hào)放大、溫度補(bǔ)償、線性化，使其成為測(cè)量值。熱導(dǎo)式氣體分析器的應(yīng)用范圍很廣，如H2、Cl2、NH3、CO2、Ar、He、SO2、H2中的O2、O2中的H2和N2中的H2等等；它的測(cè)量范圍也很寬，在0%~100%圍內(nèi)均可測(cè)量。熱導(dǎo)式分析儀器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、價(jià)廉、技術(shù)上較為成熟的儀器。但是熱導(dǎo)式分析儀器對(duì)氣體的壓力波動(dòng)、流量波動(dòng)十分敏感，介質(zhì)中水汽、顆粒等雜質(zhì)對(duì)測(cè)量影響較大，所以必須安裝復(fù)雜的采樣預(yù)處理系統(tǒng)。

(3)現(xiàn)場(chǎng)在線測(cè)量法

現(xiàn)場(chǎng)在線測(cè)量法中以半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（DLAS）最為先進(jìn)和最具有代表性。DLAS技術(shù)的特點(diǎn)是無需采樣預(yù)處理系統(tǒng)，分析儀器直接安裝在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，通過一束穿過被測(cè)氣體的激光光束來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)在線氣體分析。DLAS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多種氣體如CO、CO2、O2、HF、HCl、CH4、NH3、H20、H2S、HCN、C2H2、C2H4等的自動(dòng)檢測(cè)，適用于鋼鐵、冶金、石化、環(huán)保、生化、航天等各種領(lǐng)域。

雖然DLAS技術(shù)與其他吸收光譜氣體分析技術(shù)都利用吸收光譜技術(shù)來實(shí)現(xiàn)氣體分析，但由于DLAS技術(shù)采用了獨(dú)特的“單線光譜”技術(shù)和調(diào)制光譜技術(shù)，可不受背景氣體交叉干擾和粉塵、視窗污染的干擾，并可自動(dòng)修正氣體溫度、壓力等氣體參數(shù)變化的影響，因此可以將分析儀器直接安裝在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)其他光譜吸收技術(shù)無法或很難實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)在線連續(xù)氣體測(cè)量。