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(cai)樣法

　　傳統(tong)的(de)(de)(de)分析(xi)方法(fa)如(ru)化學分析(xi)法(fa)、氣相色譜法(fa)較多(duo)采(cai)(cai)用人工(gong)采(cai)(cai)樣法(fa)。人工(gong)采(cai)(cai)樣法(fa)的(de)(de)(de)特點(dian)是(shi)采(cai)(cai)用人工(gong)取(qu)樣的(de)(de)(de)方式(shi)，抽取(qu)某一(yi)時點(dian)的(de)(de)(de)樣氣進(jin)行(xing)(xing)分析(xi)。它(ta)的(de)(de)(de)缺(que)點(dian)是(shi)顯(xian)而(er)易(yi)見的(de)(de)(de)：必須對氣體(ti)進(jin)行(xing)(xing)人工(gong)取(qu)樣，在(zai)實(shi)驗室進(jin)行(xing)(xing)分析(xi)，其中操作(zuo)(zuo)者(zhe)的(de)(de)(de)操作(zuo)(zuo)技能對分析(xi)的(de)(de)(de)精度(du)(du)有很大(da)影(ying)響(xiang);只能單(dan)一(yi)成份地(di)逐個進(jin)行(xing)(xing)檢(jian)測分析(xi)，不具備多(duo)重輸入和信號處理(li)功(gong)能;分析(xi)費時費力，響(xiang)應速度(du)(du)慢(man)，效率(lv)低，難(nan)以實(shi)時地(di)反映工(gong)況信息。

　　(2)連(lian)續(xu)采(cai)樣法

　　連續(xu)采(cai)(cai)樣(yang)法主(zhu)要有(you)紅外線(xian)(xian)式(shi)、紫外線(xian)(xian)式(shi)和熱導式(shi)三(san)種測(ce)量(liang)(liang)方(fang)法。連續(xu)采(cai)(cai)樣(yang)法的(de)特點是采(cai)(cai)用不同測(ce)量(liang)(liang)方(fang)法的(de)氣(qi)體(ti)分(fen)析(xi)系統都由采(cai)(cai)樣(yang)預處(chu)理(li)系統和分(fen)析(xi)儀(yi)表(biao)兩部分(fen)組成，采(cai)(cai)樣(yang)探頭將被測(ce)氣(qi)體(ti)從煙(yan)道或(huo)管(guan)道中引出并進行預處(chu)理(li)后，連續(xu)送入儀(yi)器的(de)氣(qi)體(ti)室中，分(fen)析(xi)儀(yi)器通(tong)過不同的(de)方(fang)法完成氣(qi)體(ti)濃度的(de)測(ce)量(liang)(liang)。上述(shu)三(san)種測(ce)量(liang)(liang)方(fang)法的(de)系統集成方(fang)式(shi)、適應性和性價比有(you)很大的(de)區(qu)別。

　　應用(yong)zui廣泛的(de)紅外線(xian)式(shi)氣(qi)體(ti)分析儀基于非色(se)散紅外吸(xi)收光譜(NDIR)的(de)原理，其測(ce)(ce)量方法是基于氣(qi)體(ti)對紅外線(xian)進行選擇性吸(xi)收的(de)原理，當被(bei)測(ce)(ce)氣(qi)體(ti)通過測(ce)(ce)量管(guan)道(dao)時(shi)吸(xi)收紅外光源發出的(de)特定頻率光(與被(bei)測(ce)(ce)氣(qi)體(ti)成(cheng)分有關)使(shi)光強衰減，測(ce)(ce)出光強的(de)衰減程度即確定了被(bei)測(ce)(ce)氣(qi)體(ti)的(de)濃度。

　　紫外(wai)線式氣體分析儀(yi)是基于(yu)被測氣體對紫外(wai)光選擇性的輻射吸收原理，可以測量(liang)SO2、NOx、HCl、NH3等氣體，但在(zai)同等性能、功能情況下儀(yi)器價格較高。

　　熱導式氣體分析儀的(de)(de)(de)(de)工(gong)作原理(li)是(shi)利(li)用各(ge)種(zhong)氣(qi)(qi)體(ti)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)導(dao)系(xi)數，即具有不同(tong)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)傳導(dao)速率來進行測量的(de)(de)(de)(de)。當被測氣(qi)(qi)體(ti)以恒定的(de)(de)(de)(de)流(liu)速流(liu)入分(fen)(fen)析(xi)儀(yi)器時，熱(re)(re)導(dao)池(chi)內(nei)的(de)(de)(de)(de)鉑熱(re)(re)電(dian)阻絲的(de)(de)(de)(de)阻值(zhi)會因被測氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)濃度變(bian)化而變(bian)化，運用惠斯(si)頓電(dian)橋將阻值(zhi)信號轉換成電(dian)信號，通過電(dian)路處(chu)理(li)將信號放大、溫度補償(chang)、線性(xing)化，使其(qi)成為測量值(zhi)。熱(re)(re)導(dao)式(shi)(shi)(shi)氣(qi)(qi)體(ti)分(fen)(fen)析(xi)器的(de)(de)(de)(de)應用范(fan)圍(wei)很廣，如H2、Cl2、NH3、CO2、Ar、He、SO2、H2中(zhong)的(de)(de)(de)(de)O2、O2中(zhong)的(de)(de)(de)(de)H2和(he)N2中(zhong)的(de)(de)(de)(de)H2等等;它的(de)(de)(de)(de)測量范(fan)圍(wei)也很寬，在0%~100%圍(wei)內(nei)均可(ke)測量。熱(re)(re)導(dao)式(shi)(shi)(shi)分(fen)(fen)析(xi)儀(yi)器是(shi)一種(zhong)結構簡單、性(xing)能穩定、價廉、技術上較(jiao)為成熟的(de)(de)(de)(de)儀(yi)器。但是(shi)熱(re)(re)導(dao)式(shi)(shi)(shi)分(fen)(fen)析(xi)儀(yi)器對氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)壓力(li)波(bo)動、流(liu)量波(bo)動十分(fen)(fen)敏感(gan)，介質中(zhong)水汽、顆(ke)粒等雜(za)質對測量影響(xiang)較(jiao)大，所以必(bi)須安裝復雜(za)的(de)(de)(de)(de)采樣預處(chu)理(li)系(xi)統。

　　(3)現場在線測量法(fa)

　　現(xian)(xian)場在線測量(liang)法中以半(ban)導體激(ji)光吸(xi)收(shou)光譜技(ji)術(shu)(DLAS)*和有(you)代表性。DLAS技(ji)術(shu)的特點(dian)是(shi)無需采(cai)樣(yang)預處理系(xi)統，分(fen)析(xi)儀器直接安(an)裝在測量(liang)現(xian)(xian)場，通過(guo)一(yi)束(shu)穿(chuan)過(guo)被(bei)測氣體的激(ji)光光束(shu)來實(shi)(shi)現(xian)(xian)現(xian)(xian)場在線氣體分(fen)析(xi)。DLAS技(ji)術(shu)可實(shi)(shi)現(xian)(xian)多種氣體如CO、CO2、O2、HF、HCl、CH4、NH3、H20、H2S、HCN、C2H2、C2H4等(deng)的自(zi)動(dong)檢測，適用于鋼(gang)鐵、冶金、石(shi)化、環保(bao)、生化、航天等(deng)各種領域(yu)。

　　雖然DLAS技(ji)(ji)術(shu)(shu)與其(qi)他吸收(shou)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)氣(qi)體(ti)分(fen)析(xi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)都(dou)利用吸收(shou)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)技(ji)(ji)術(shu)(shu)來實(shi)現(xian)(xian)(xian)氣(qi)體(ti)分(fen)析(xi)，但由于DLAS技(ji)(ji)術(shu)(shu)采用了*的(de)“單線光(guang)(guang)譜(pu)(pu)”技(ji)(ji)術(shu)(shu)和(he)調(diao)制(zhi)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，可不受背景(jing)氣(qi)體(ti)交叉干(gan)擾和(he)粉塵、視窗(chuang)污染(ran)的(de)干(gan)擾，并可自動修正氣(qi)體(ti)溫度(du)、壓(ya)力等氣(qi)體(ti)參數變化的(de)影響(xiang)，因此可以(yi)將分(fen)析(xi)儀器直(zhi)接安(an)裝在測量現(xian)(xian)(xian)場(chang)，實(shi)現(xian)(xian)(xian)其(qi)他光(guang)(guang)譜(pu)(pu)吸收(shou)技(ji)(ji)術(shu)(shu)無法或很難實(shi)現(xian)(xian)(xian)的(de)現(xian)(xian)(xian)場(chang)在線連續氣(qi)體(ti)測量。

　　DLAS技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)優(you)勢(shi)在(zai)(zai)(zai)于能適應(ying)高溫、高水分、高粉塵、強腐蝕性和高流速的(de)被測(ce)(ce)氣體(ti)環境，無需采樣(yang)預處理系統，測(ce)(ce)量精(jing)度(du)高，響應(ying)速度(du)快。隨(sui)著(zhu)半導體(ti)激(ji)光(guang)氣體(ti)分析技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)逐步成熟，相關光(guang)電元(yuan)器件(jian)成本的(de)顯著(zhu)下(xia)降，其性價比優(you)勢(shi)更為突出。在(zai)(zai)(zai)發達國家(jia)，半導體(ti)激(ji)光(guang)氣體(ti)測(ce)(ce)量技(ji)(ji)術(shu)(shu)已逐步取代傳統氣體(ti)檢測(ce)(ce)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，在(zai)(zai)(zai)氣體(ti)在(zai)(zai)(zai)線監(jian)測(ce)(ce)領域得到了日益廣泛的(de)應(ying)用。

　　二、　熱導式氣體分析儀DLAS技術簡介

　　島京公司生產的激光(guang)現(xian)(xian)場(chang)在線(xian)氣體分析(xi)儀(yi)是基于(yu)DLAS技(ji)術開(kai)發(fa)的現(xian)(xian)場(chang)在線(xian)氣體分析(xi)儀(yi)器(qi)。

　　DLAS(DiodeLaserAbsorptionSpectroscopy)是(shi)半導體(ti)激光(guang)(guang)吸(xi)(xi)收(shou)光(guang)(guang)譜技(ji)(ji)術的(de)簡稱。該技(ji)(ji)術是(shi)利用激光(guang)(guang)能量被氣(qi)(qi)體(ti)分(fen)(fen)子“選頻”吸(xi)(xi)收(shou)形(xing)成(cheng)吸(xi)(xi)收(shou)光(guang)(guang)譜的(de)原理來測(ce)(ce)量氣(qi)(qi)體(ti)濃度的(de)一種技(ji)(ji)術。具體(ti)來說，半導體(ti)激光(guang)(guang)器發射出的(de)特定波長的(de)激光(guang)(guang)束穿過(guo)被測(ce)(ce)氣(qi)(qi)體(ti)時，被測(ce)(ce)氣(qi)(qi)體(ti)對激光(guang)(guang)束進行吸(xi)(xi)收(shou)導致激光(guang)(guang)強(qiang)(qiang)度產生衰(shuai)減(jian)，激光(guang)(guang)強(qiang)(qiang)度的(de)衰(shuai)減(jian)與被測(ce)(ce)氣(qi)(qi)體(ti)含量成(cheng)正比，因(yin)此，通過(guo)測(ce)(ce)量激光(guang)(guang)強(qiang)(qiang)度衰(shuai)減(jian)信息就可以分(fen)(fen)析(xi)獲得被測(ce)(ce)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)濃度。

　　九十(shi)年代后(hou)，半導(dao)體激(ji)光(guang)器(qi)和光(guang)纖元件發(fa)展迅(xun)速，性能(neng)大大提高，價格大幅(fu)下降，室溫工作、長(chang)壽命(>100，000小時)、單模特性和較(jiao)寬波(bo)長(chang)范圍(wei)的(de)半導(dao)體激(ji)光(guang)器(qi)被大量地生產出來并投(tou)入市(shi)場(chang)，一(yi)些(xie)高靈敏度的(de)光(guang)譜技(ji)(ji)術(shu)如frequencymodulationspectroscopy、cavityringdownspectroscopy等也逐漸(jian)成熟，DLAS技(ji)(ji)術(shu)開(kai)始(shi)被較(jiao)多地應(ying)(ying)用于科(ke)學和工程研(yan)究，發(fa)達國家的(de)一(yi)些(xie)儀器(qi)公司(si)也開(kai)始(shi)將DLAS技(ji)(ji)術(shu)應(ying)(ying)用于氣體監(jian)測。由(you)于DLAS技(ji)(ji)術(shu)較(jiao)傳統光(guang)譜檢測技(ji)(ji)術(shu)具有顯(xian)著的(de)技(ji)(ji)術(shu)優勢(shi)而得到(dao)了迅(xun)速推廣(guang)。

　　三、DLAS技術的特點

　　DLAS技(ji)術的特點主要表現為(wei)：

　　1.惡劣環境適應(ying)能力強，無需采樣預(yu)處(chu)理系統，實現(xian)現(xian)場在線(xian)連續(xu)測量

　　激(ji)光在線(xian)氣體分析儀采用DLAS技術*的“單線(xian)光譜”原理，使用非接觸式激(ji)光測(ce)量方法，測(ce)量儀器(qi)與被測(ce)量氣體環(huan)境(jing)隔(ge)離(li),其(qi)分析測(ce)量不受測(ce)量環(huan)境(jing)中背景(jing)氣體、粉塵以(yi)及環(huan)境(jing)溫度和壓力的影響，具有高(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)粉塵、高(gao)(gao)水份、高(gao)(gao)腐蝕性(xing)、高(gao)(gao)流速等惡(e)劣測(ce)量環(huan)境(jing)的良好適應性(xing)，避免了傳統氣體分析系(xi)統必(bi)需的復雜的采樣預(yu)處理系(xi)統，從而實現(xian)(xian)了現(xian)(xian)場(chang)在線(xian)連續測(ce)量。

　　2.克服了背景氣體、水分和粉(fen)塵的吸收干擾，測(ce)量(liang)精(jing)度大(da)大(da)提高

　　DLAS*的(de)“單(dan)線(xian)(xian)光譜”技術(shu)、頻率掃描(miao)技術(shu)、譜線(xian)(xian)展寬自動修正(zheng)技術(shu)克服了背景氣(qi)(qi)體(ti)、水分和粉塵的(de)吸收干擾，修正(zheng)了溫度和壓力等氣(qi)(qi)體(ti)參(can)數(shu)變化(hua)對(dui)氣(qi)(qi)體(ti)濃度測量(liang)的(de)影響，而且系(xi)統直接(jie)對(dui)現場氣(qi)(qi)體(ti)進行測量(liang)，氣(qi)(qi)體(ti)信息(xi)不失(shi)真。

　　相對于(yu)傳統的(de)氣體(ti)測(ce)量技(ji)術(shu)，這(zhe)些*的(de)測(ce)量技(ji)術(shu)和現場測(ce)量方法(fa)大大提(ti)高了測(ce)量的(de)精(jing)度。

　　3.響應速度快，實(shi)現工業過程實(shi)時在線管理

　　DLAS技術(shu)進行氣(qi)體分析不需采(cai)樣(yang)預處(chu)理(li)系統(tong)(tong)，節省了樣(yang)氣(qi)預處(chu)理(li)的(de)時(shi)間(jian)和樣(yang)氣(qi)在管道(dao)內的(de)傳輸時(shi)間(jian)。系統(tong)(tong)可以達(da)到毫秒級(ji)的(de)響應速(su)度，幾(ji)乎是實時(shi)地反映過(guo)程氣(qi)體濃度及其(qi)他參數變化狀(zhuang)況，*可以滿足工業過(guo)程實時(shi)在線管理(li)的(de)需要。

　　4.可同時檢測多種氣(qi)體參數，能測量分析多種氣(qi)體，應(ying)用面(mian)廣，儀器發展潛力大

　　采(cai)用(yong)DLAS技(ji)術(shu)可(ke)(ke)同(tong)時(shi)在線測(ce)(ce)量氣體的濃(nong)度、溫(wen)度和流速等，并(bing)可(ke)(ke)實(shi)現多種氣體如CO、CO2、O2、HF、HCl、CH4、NH3、H20、H2S、HCN、C2H2、C2H4等的自(zi)動檢測(ce)(ce)，可(ke)(ke)廣泛(fan)應用(yong)于鋼(gang)鐵(tie)、冶(ye)金、石(shi)化(hua)、環保、生化(hua)、航(hang)天等領域。較以(yi)往采(cai)用(yong)多種檢測(ce)(ce)技(ji)術(shu)并(bing)進(jin)行系統集成而言(yan)，采(cai)用(yong)DLAS技(ji)術(shu)可(ke)(ke)大(da)大(da)簡(jian)化(hua)儀器的結(jie)構，進(jin)而實(shi)現氣體分(fen)析儀器的微型化(hua)、網絡化(hua)(遠距離數據(ju)無線傳(chuan)輸)、智(zhi)能化(hua)和自(zi)動化(hua)。

　　5.光纖傳輸(shu)特性(xing)使系(xi)統的應用更(geng)加靈活(huo)，性(xing)價(jia)比(bi)更(geng)高(gao)

　　DLAS技術采(cai)用(yong)的(de)激(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)源與常規光(guang)(guang)纖(xian)有(you)良(liang)好的(de)兼(jian)容性(xing)(xing)，所以可以將半導體(ti)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)放(fang)置在中央處理單元內，把光(guang)(guang)纖(xian)輸出的(de)激(ji)光(guang)(guang)通過樹形光(guang)(guang)纖(xian)分路耦合(he)器(qi)同(tong)(tong)時耦合(he)到(dao)(dao)多根光(guang)(guang)纖(xian)，不同(tong)(tong)的(de)光(guang)(guang)纖(xian)把激(ji)光(guang)(guang)傳遞到(dao)(dao)幾(ji)個(ge)不同(tong)(tong)的(de)測(ce)量位置，對這幾(ji)個(ge)不同(tong)(tong)位置的(de)氣(qi)體(ti)同(tong)(tong)時進(jin)行測(ce)量，從而實(shi)現分布式的(de)在線氣(qi)體(ti)監測(ce)分析(xi)。采(cai)用(yong)光(guang)(guang)纖(xian)后(hou)測(ce)量系統(tong)的(de)抗電(dian)磁干(gan)擾能(neng)力、適應惡劣環境和(he)防爆環境的(de)能(neng)力非常強;整套測(ce)量系統(tong)的(de)成本大大降(jiang)低(di);與傳統(tong)的(de)氣(qi)體(ti)分析(xi)系統(tong)相比，配置更(geng)加(jia)靈活，性(xing)(xing)價比也更(geng)高。

　　四、DLAS技術與連續采樣法氣體分析技術比較

　　預處理(li)系統(tong)不(bu)需要必需

　　測(ce)量方法現場、連續、實時測(ce)量采樣預處理后間斷(duan)測(ce)量

　　氣體環(huan)(huan)境高(gao)溫、高(gao)粉塵、高(gao)水(shui)分、高(gao)流速、強腐蝕(shi)等惡(e)劣環(huan)(huan)境適應能(neng)力強只能(neng)測量恒溫、恒壓、恒流、干燥及無(wu)粉塵的(de)氣體

　　響應速度快：取決于(yu)信號分析速度(光電傳播(bo)時(shi)間可忽(hu)略(lve))，小于(yu)1秒(miao)慢：取決于(yu)采樣(yang)預(yu)處(chu)理時(shi)間、樣(yang)品氣傳輸時(shi)間、儀(yi)表響應時(shi)間，超過20秒(miao)

　　準確(que)性(xing)實地測量，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)信息(xi)不(bu)失真(zhen);測量值為氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)線平均濃(nong)度(du);不(bu)受背景氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)、粉(fen)塵(chen)及氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)參(can)數影(ying)響溶解吸附泄(xie)漏(lou)導致氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)信息(xi)失真(zhen);測量值為探頭(tou)位置局部濃(nong)度(du);背景氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)、粉(fen)塵(chen)及氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)參(can)數影(ying)響測量的準確(que)性(xing)

　　連(lian)續性連(lian)續測量(liang)(liang)間斷測量(liang)(liang)：反吹時無法測量(liang)(liang)

　　可(ke)靠(kao)(kao)性無運動(dong)器(qi)件(jian)，可(ke)靠(kao)(kao)性高較多運動(dong)部件(jian)，可(ke)靠(kao)(kao)性低

　　測量(liang)參數可同(tong)時(shi)測量(liang)氣(qi)體(ti)濃(nong)度(du)、溫度(du)、流速等參數只能測量(liang)氣(qi)體(ti)濃(nong)度(du)

　　介(jie)質干(gan)(gan)擾不(bu)受背景氣體交叉(cha)干(gan)(gan)擾;自動修正粉塵及光學視(shi)窗污(wu)染(ran)干(gan)(gan)擾受背景氣體的交叉(cha)干(gan)(gan)擾，無法定量修正粉塵及光學視(shi)窗污(wu)染(ran)干(gan)(gan)擾

　　標定維(wei)護標定：3~4次(ci)/年(nian);維(wei)護：3~4次(ci)/年(nian)，自動提示標定：一個(ge)月2~3次(ci);維(wei)護：經常

　　運行費(fei)用(yong)無(wu)需備(bei)品(pin)備(bei)件;運行費(fei)用(yong)接近(jin)于零(僅為電費(fei))需要較(jiao)多備(bei)品(pin)備(bei)件;年(nian)費(fei)用(yong)一般為系統成本的20%左右