一、不同的氣體分析技術比較

　　1、氣體分析技術介紹

　　(1)人(ren)工采樣法

　　傳統(tong)的(de)(de)分析(xi)(xi)(xi)方法(fa)如(ru)化學分析(xi)(xi)(xi)法(fa)、氣相色(se)譜法(fa)較多(duo)采用人工(gong)采樣法(fa)。人工(gong)采樣法(fa)的(de)(de)特點是采用人工(gong)取樣的(de)(de)方式，抽(chou)取某一時點的(de)(de)樣氣進(jin)行(xing)(xing)分析(xi)(xi)(xi)。它的(de)(de)缺點是顯而易見的(de)(de)：必須對(dui)氣體進(jin)行(xing)(xing)人工(gong)取樣，在實驗(yan)室進(jin)行(xing)(xing)分析(xi)(xi)(xi)，其(qi)中操作者的(de)(de)操作技能對(dui)分析(xi)(xi)(xi)的(de)(de)精度有很大(da)影(ying)響(xiang);只能單一成份地(di)逐個進(jin)行(xing)(xing)檢(jian)測分析(xi)(xi)(xi)，不具備多(duo)重輸入(ru)和(he)信號處理功能;分析(xi)(xi)(xi)費(fei)時費(fei)力(li)，響(xiang)應速度慢，效率低，難以實時地(di)反映(ying)工(gong)況信息。

　　(2)連(lian)續采(cai)樣法

　　連(lian)續(xu)(xu)采樣(yang)法(fa)主要(yao)有(you)紅外(wai)(wai)線式(shi)、紫外(wai)(wai)線式(shi)和(he)(he)熱(re)導式(shi)三種(zhong)測(ce)量方(fang)法(fa)。連(lian)續(xu)(xu)采樣(yang)法(fa)的(de)(de)特點(dian)是采用不(bu)同測(ce)量方(fang)法(fa)的(de)(de)氣體(ti)分析(xi)系統都由采樣(yang)預處理系統和(he)(he)分析(xi)儀表兩部分組成(cheng)，采樣(yang)探頭將被測(ce)氣體(ti)從煙道或管道中(zhong)引(yin)出并進(jin)行(xing)預處理后(hou)，連(lian)續(xu)(xu)送入(ru)儀器(qi)的(de)(de)氣體(ti)室中(zhong)，分析(xi)儀器(qi)通過不(bu)同的(de)(de)方(fang)法(fa)完成(cheng)氣體(ti)濃度的(de)(de)測(ce)量。上述三種(zhong)測(ce)量方(fang)法(fa)的(de)(de)系統集(ji)成(cheng)方(fang)式(shi)、適應性和(he)(he)性價比有(you)很大(da)的(de)(de)區別。

　　應用zui廣泛的(de)(de)(de)紅(hong)外線式(shi)氣(qi)(qi)體分析儀基于非(fei)色散(san)紅(hong)外吸(xi)(xi)收光譜(NDIR)的(de)(de)(de)原(yuan)理(li)，其測(ce)(ce)(ce)量方法是基于氣(qi)(qi)體對(dui)紅(hong)外線進行選擇性(xing)吸(xi)(xi)收的(de)(de)(de)原(yuan)理(li)，當被測(ce)(ce)(ce)氣(qi)(qi)體通(tong)過測(ce)(ce)(ce)量管道時吸(xi)(xi)收紅(hong)外光源發(fa)出的(de)(de)(de)特(te)定頻率光(與被測(ce)(ce)(ce)氣(qi)(qi)體成分有關)使光強衰減，測(ce)(ce)(ce)出光強的(de)(de)(de)衰減程度即(ji)確定了被測(ce)(ce)(ce)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)濃度。

　　紫外(wai)線式(shi)氣體(ti)分析儀(yi)是基于被測(ce)氣體(ti)對紫外(wai)光(guang)選擇(ze)性(xing)的輻(fu)射吸收原理(li)，可以測(ce)量SO2、NOx、HCl、NH3等(deng)(deng)氣體(ti)，但在同等(deng)(deng)性(xing)能、功能情況(kuang)下儀(yi)器(qi)價(jia)格(ge)較高(gao)。

　　熱導式氣體分析儀的(de)(de)(de)工(gong)作原理是利用各種氣(qi)(qi)體(ti)(ti)不同(tong)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)導系數(shu)，即具有不同(tong)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)傳導速率來(lai)進行(xing)測(ce)量的(de)(de)(de)。當被(bei)測(ce)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)以恒定(ding)的(de)(de)(de)流速流入分(fen)(fen)析儀(yi)器(qi)時，熱(re)(re)(re)(re)(re)導池內(nei)的(de)(de)(de)鉑熱(re)(re)(re)(re)(re)電阻絲的(de)(de)(de)阻值會因(yin)被(bei)測(ce)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)濃度(du)(du)變化而變化，運(yun)用惠斯頓(dun)電橋(qiao)將(jiang)阻值信(xin)號轉換成電信(xin)號，通過電路處理將(jiang)信(xin)號放(fang)大、溫度(du)(du)補償、線性(xing)化，使(shi)其成為(wei)測(ce)量值。熱(re)(re)(re)(re)(re)導式氣(qi)(qi)體(ti)(ti)分(fen)(fen)析器(qi)的(de)(de)(de)應用范圍(wei)很廣，如(ru)H2、Cl2、NH3、CO2、Ar、He、SO2、H2中的(de)(de)(de)O2、O2中的(de)(de)(de)H2和N2中的(de)(de)(de)H2等(deng)等(deng);它(ta)的(de)(de)(de)測(ce)量范圍(wei)也很寬，在0%~100%圍(wei)內(nei)均可測(ce)量。熱(re)(re)(re)(re)(re)導式分(fen)(fen)析儀(yi)器(qi)是一種結(jie)構(gou)簡單、性(xing)能穩定(ding)、價廉、技術上較(jiao)(jiao)為(wei)成熟的(de)(de)(de)儀(yi)器(qi)。但是熱(re)(re)(re)(re)(re)導式分(fen)(fen)析儀(yi)器(qi)對氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)壓(ya)力波動、流量波動十分(fen)(fen)敏感(gan)，介質(zhi)中水汽、顆粒等(deng)雜質(zhi)對測(ce)量影響較(jiao)(jiao)大，所(suo)以必須安裝(zhuang)復雜的(de)(de)(de)采樣預處理系統。

　　(3)現場在(zai)線測量法(fa)

　　現(xian)場在(zai)(zai)線(xian)測(ce)量法中(zhong)以半導(dao)體(ti)(ti)(ti)激(ji)光(guang)吸收光(guang)譜技術(shu)(DLAS)*和有代(dai)表性。DLAS技術(shu)的(de)特點是(shi)無需(xu)采(cai)樣預處理系統(tong)，分析儀器直接安(an)裝在(zai)(zai)測(ce)量現(xian)場，通過一束(shu)穿過被(bei)測(ce)氣體(ti)(ti)(ti)的(de)激(ji)光(guang)光(guang)束(shu)來實(shi)現(xian)現(xian)場在(zai)(zai)線(xian)氣體(ti)(ti)(ti)分析。DLAS技術(shu)可實(shi)現(xian)多種氣體(ti)(ti)(ti)如CO、CO2、O2、HF、HCl、CH4、NH3、H20、H2S、HCN、C2H2、C2H4等的(de)自動檢測(ce)，適用(yong)于鋼(gang)鐵(tie)、冶金(jin)、石(shi)化、環保、生化、航天等各種領域。

　　雖然(ran)DLAS技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)與其他(ta)吸(xi)收光(guang)譜氣體(ti)分析(xi)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)都(dou)利(li)用吸(xi)收光(guang)譜技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)來(lai)實現(xian)(xian)(xian)氣體(ti)分析(xi)，但由于DLAS技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)采用了*的(de)“單線光(guang)譜”技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)和(he)調制光(guang)譜技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)，可(ke)不受背景氣體(ti)交叉干擾和(he)粉塵、視窗污染的(de)干擾，并可(ke)自動(dong)修(xiu)正氣體(ti)溫度、壓(ya)力等氣體(ti)參(can)數變化(hua)的(de)影響，因(yin)此(ci)可(ke)以將分析(xi)儀器(qi)直接安裝在測(ce)量現(xian)(xian)(xian)場(chang)，實現(xian)(xian)(xian)其他(ta)光(guang)譜吸(xi)收技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)無法或很難實現(xian)(xian)(xian)的(de)現(xian)(xian)(xian)場(chang)在線連(lian)續氣體(ti)測(ce)量。

　　DLAS技術(shu)(shu)的優勢在(zai)于能適應高(gao)溫、高(gao)水分(fen)、高(gao)粉塵、強腐蝕性和高(gao)流速的被測(ce)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)環境，無需(xu)采樣預處理系統(tong)，測(ce)量精度高(gao)，響應速度快。隨著(zhu)半導體(ti)(ti)激光氣(qi)(qi)體(ti)(ti)分(fen)析技術(shu)(shu)的逐(zhu)步(bu)成熟(shu)，相關(guan)光電(dian)元(yuan)器件成本的顯著(zhu)下降(jiang)，其性價比(bi)優勢更為突出。在(zai)發達國(guo)家，半導體(ti)(ti)激光氣(qi)(qi)體(ti)(ti)測(ce)量技術(shu)(shu)已(yi)逐(zhu)步(bu)取代(dai)傳統(tong)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)檢測(ce)技術(shu)(shu)，在(zai)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)在(zai)線(xian)監測(ce)領域得到了(le)日益廣泛的應用。

　　二、　熱導式氣體分析儀DLAS技術簡介

　　島京公司生產的激(ji)光現(xian)場在(zai)線(xian)氣體(ti)分析儀(yi)是基于DLAS技術開發的現(xian)場在(zai)線(xian)氣體(ti)分析儀(yi)器。

　　DLAS(DiodeLaserAbsorptionSpectroscopy)是半導體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)吸(xi)收(shou)光(guang)(guang)(guang)譜技(ji)術(shu)(shu)的簡稱。該技(ji)術(shu)(shu)是利用(yong)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)能量(liang)(liang)被(bei)氣體(ti)(ti)分子(zi)“選頻”吸(xi)收(shou)形成吸(xi)收(shou)光(guang)(guang)(guang)譜的原理來測(ce)量(liang)(liang)氣體(ti)(ti)濃(nong)度的一種技(ji)術(shu)(shu)。具體(ti)(ti)來說，半導體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器發射出的特定波長的激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)束穿過被(bei)測(ce)氣體(ti)(ti)時，被(bei)測(ce)氣體(ti)(ti)對(dui)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)束進行(xing)吸(xi)收(shou)導致(zhi)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)強(qiang)度產生衰減，激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)強(qiang)度的衰減與(yu)被(bei)測(ce)氣體(ti)(ti)含量(liang)(liang)成正(zheng)比，因此(ci)，通過測(ce)量(liang)(liang)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)強(qiang)度衰減信息就可以(yi)分析獲得被(bei)測(ce)氣體(ti)(ti)的濃(nong)度。

　　九十(shi)年代(dai)后，半導(dao)體激光(guang)器(qi)和(he)光(guang)纖元件發(fa)展迅速(su)，性能大(da)大(da)提高，價格大(da)幅下降，室溫工作、長(chang)(chang)壽命(ming)(>100，000小(xiao)時)、單模特性和(he)較寬波長(chang)(chang)范圍的(de)半導(dao)體激光(guang)器(qi)被(bei)大(da)量地生產出來并投入市場，一些高靈敏度的(de)光(guang)譜技(ji)術(shu)如frequencymodulationspectroscopy、cavityringdownspectroscopy等也(ye)逐漸成熟，DLAS技(ji)術(shu)開(kai)始(shi)被(bei)較多地應(ying)用于科學和(he)工程(cheng)研究，發(fa)達國家的(de)一些儀器(qi)公司也(ye)開(kai)始(shi)將DLAS技(ji)術(shu)應(ying)用于氣(qi)體監測(ce)。由(you)于DLAS技(ji)術(shu)較傳統光(guang)譜檢測(ce)技(ji)術(shu)具有顯著(zhu)的(de)技(ji)術(shu)優勢(shi)而得(de)到了(le)迅速(su)推(tui)廣。

　　三、DLAS技術的特點

　　DLAS技術的特(te)點主要表現為：

　　1.惡劣(lie)環境適應能(neng)力強，無需(xu)采(cai)樣(yang)預處理系統，實現現場在線連續測量

　　激(ji)光(guang)在(zai)線氣(qi)體(ti)(ti)分(fen)析(xi)儀采用DLAS技術(shu)*的(de)“單線光(guang)譜”原理，使用非接觸式激(ji)光(guang)測(ce)(ce)量(liang)(liang)方法，測(ce)(ce)量(liang)(liang)儀器與(yu)被測(ce)(ce)量(liang)(liang)氣(qi)體(ti)(ti)環境(jing)(jing)隔離,其(qi)分(fen)析(xi)測(ce)(ce)量(liang)(liang)不受測(ce)(ce)量(liang)(liang)環境(jing)(jing)中背景氣(qi)體(ti)(ti)、粉塵以及環境(jing)(jing)溫度和(he)壓力的(de)影響，具有高溫、高粉塵、高水份、高腐蝕性(xing)、高流速等惡劣測(ce)(ce)量(liang)(liang)環境(jing)(jing)的(de)良好適應性(xing)，避免了傳統氣(qi)體(ti)(ti)分(fen)析(xi)系(xi)(xi)統必需的(de)復雜(za)的(de)采樣預處理系(xi)(xi)統，從而(er)實(shi)現了現場在(zai)線連續測(ce)(ce)量(liang)(liang)。

　　2.克服了背景氣體、水分和粉(fen)塵的吸收干擾，測量精度(du)大大提(ti)高

　　DLAS*的“單(dan)線(xian)光(guang)譜(pu)”技術、頻(pin)率掃描技術、譜(pu)線(xian)展寬自(zi)動修正技術克服(fu)了(le)背景氣體(ti)(ti)、水分(fen)和粉塵的吸收干擾，修正了(le)溫(wen)度和壓(ya)力(li)等(deng)氣體(ti)(ti)參數變化對氣體(ti)(ti)濃度測(ce)量的影響，而且系(xi)統(tong)直接對現場氣體(ti)(ti)進行(xing)測(ce)量，氣體(ti)(ti)信息不失真。

　　相對于傳統的氣體測(ce)量(liang)(liang)技術，這些*的測(ce)量(liang)(liang)技術和現場測(ce)量(liang)(liang)方法大大提高(gao)了測(ce)量(liang)(liang)的精(jing)度。

　　3.響應速度(du)快，實現工業過(guo)程實時(shi)在線管理(li)

　　DLAS技術進行氣(qi)體分析不需采(cai)樣(yang)預(yu)處(chu)理系統(tong)，節(jie)省了樣(yang)氣(qi)預(yu)處(chu)理的時間和樣(yang)氣(qi)在管(guan)道內的傳輸時間。系統(tong)可以達到(dao)毫秒級(ji)的響(xiang)應速度(du)，幾乎是實時地(di)反映過程氣(qi)體濃度(du)及其他參數變化狀況，*可以滿足工業過程實時在線管(guan)理的需要(yao)。

　　4.可(ke)同時檢測多種氣(qi)體參數(shu)，能測量分析多種氣(qi)體，應用(yong)面廣，儀器發展潛力大

　　采(cai)用DLAS技術(shu)可(ke)同時在(zai)線測量氣體(ti)的(de)(de)(de)濃度、溫(wen)度和流速等(deng)，并可(ke)實現多種氣體(ti)如CO、CO2、O2、HF、HCl、CH4、NH3、H20、H2S、HCN、C2H2、C2H4等(deng)的(de)(de)(de)自動檢測，可(ke)廣(guang)泛(fan)應用于鋼鐵(tie)、冶金、石化、環保、生化、航(hang)天等(deng)領域。較(jiao)以往采(cai)用多種檢測技術(shu)并進行系統集成而言，采(cai)用DLAS技術(shu)可(ke)大大簡化儀器(qi)的(de)(de)(de)結構(gou)，進而實現氣體(ti)分析(xi)儀器(qi)的(de)(de)(de)微型化、網絡化(遠(yuan)距離數據無線傳輸)、智能化和自動化。

　　5.光纖傳輸(shu)特性使系統(tong)的(de)應用更(geng)加靈活，性價(jia)比更(geng)高

　　DLAS技術(shu)采用的(de)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源與(yu)常規(gui)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)有良好的(de)兼容性，所以可(ke)以將半導體激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)放置(zhi)在中央處(chu)理單元內，把(ba)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)輸出的(de)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)過(guo)樹形光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)分路耦合(he)器(qi)同時(shi)耦合(he)到多根光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)，不(bu)同的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)把(ba)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)傳遞到幾個不(bu)同的(de)測(ce)量(liang)位置(zhi)，對這幾個不(bu)同位置(zhi)的(de)氣(qi)體同時(shi)進行測(ce)量(liang)，從(cong)而(er)實現(xian)分布式的(de)在線氣(qi)體監測(ce)分析。采用光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)后(hou)測(ce)量(liang)系統(tong)的(de)抗電磁(ci)干擾能(neng)力(li)、適(shi)應惡劣環(huan)境(jing)(jing)和防爆環(huan)境(jing)(jing)的(de)能(neng)力(li)非常強(qiang);整套測(ce)量(liang)系統(tong)的(de)成本大(da)大(da)降低(di);與(yu)傳統(tong)的(de)氣(qi)體分析系統(tong)相比，配置(zhi)更(geng)加(jia)靈(ling)活，性價比也更(geng)高(gao)。

　　四、DLAS技術與連續采樣法氣體分析技術比較

　　預(yu)處理(li)系統不需(xu)(xu)要必需(xu)(xu)

　　測(ce)量(liang)方法現場、連續、實時測(ce)量(liang)采樣預處理后間(jian)斷測(ce)量(liang)

　　氣體環(huan)境高(gao)溫、高(gao)粉塵、高(gao)水分、高(gao)流(liu)速、強(qiang)腐蝕等(deng)惡劣環(huan)境適應能力強(qiang)只能測(ce)量恒(heng)溫、恒(heng)壓、恒(heng)流(liu)、干燥及無粉塵的氣體

　　響應速度(du)快：取(qu)決于信號分析速度(du)(光電傳播時間(jian)(jian)(jian)可忽略)，小于1秒慢：取(qu)決于采樣(yang)預(yu)處(chu)理時間(jian)(jian)(jian)、樣(yang)品氣(qi)傳輸時間(jian)(jian)(jian)、儀表響應時間(jian)(jian)(jian)，超過(guo)20秒

　　準(zhun)確(que)性實地測(ce)量(liang)，氣(qi)體(ti)信息(xi)不失真;測(ce)量(liang)值(zhi)為(wei)氣(qi)體(ti)線(xian)平均濃度(du);不受背景(jing)氣(qi)體(ti)、粉(fen)塵及氣(qi)體(ti)參(can)數影(ying)響溶解(jie)吸附泄漏導致(zhi)氣(qi)體(ti)信息(xi)失真;測(ce)量(liang)值(zhi)為(wei)探頭位(wei)置局部濃度(du);背景(jing)氣(qi)體(ti)、粉(fen)塵及氣(qi)體(ti)參(can)數影(ying)響測(ce)量(liang)的(de)準(zhun)確(que)性

　　連續性連續測(ce)量(liang)(liang)間斷測(ce)量(liang)(liang)：反吹時無法(fa)測(ce)量(liang)(liang)

　　可靠(kao)性無運動(dong)(dong)器件(jian)，可靠(kao)性高(gao)較多運動(dong)(dong)部件(jian)，可靠(kao)性低

　　測量(liang)參(can)數(shu)可同時測量(liang)氣體濃度、溫度、流速等參(can)數(shu)只能(neng)測量(liang)氣體濃度

　　介質干(gan)擾不受背景(jing)氣體交叉干(gan)擾;自動修正粉塵(chen)及光學(xue)視窗污(wu)染(ran)(ran)干(gan)擾受背景(jing)氣體的交叉干(gan)擾，無法定量修正粉塵(chen)及光學(xue)視窗污(wu)染(ran)(ran)干(gan)擾

　　標定(ding)(ding)維護(hu)標定(ding)(ding)：3~4次(ci)/年(nian);維護(hu)：3~4次(ci)/年(nian)，自動提示標定(ding)(ding)：一個(ge)月2~3次(ci);維護(hu)：經常

　　運行費(fei)(fei)(fei)用(yong)(yong)無需備品備件;運行費(fei)(fei)(fei)用(yong)(yong)接近于零(ling)(僅(jin)為電(dian)費(fei)(fei)(fei))需要較(jiao)多(duo)備品備件;年(nian)費(fei)(fei)(fei)用(yong)(yong)一般為系統成本的20%左右