一、不同的氣體分析技術比較

　　1、氣體分析技術介紹

　　(1)人工采樣法(fa)

　　傳統的(de)(de)(de)分析方法(fa)如(ru)化學(xue)分析法(fa)、氣相色譜法(fa)較多采(cai)(cai)用人(ren)(ren)工(gong)(gong)采(cai)(cai)樣法(fa)。人(ren)(ren)工(gong)(gong)采(cai)(cai)樣法(fa)的(de)(de)(de)特點是采(cai)(cai)用人(ren)(ren)工(gong)(gong)取樣的(de)(de)(de)方式，抽取某(mou)一時(shi)點的(de)(de)(de)樣氣進(jin)行分析。它(ta)的(de)(de)(de)缺點是顯而易(yi)見的(de)(de)(de)：必須對氣體進(jin)行人(ren)(ren)工(gong)(gong)取樣，在實(shi)驗(yan)室進(jin)行分析，其中操(cao)作者的(de)(de)(de)操(cao)作技(ji)能對分析的(de)(de)(de)精(jing)度有很大影響(xiang);只能單一成份(fen)地逐個進(jin)行檢測分析，不具備(bei)多重輸入和信號(hao)處理功能;分析費(fei)時(shi)費(fei)力，響(xiang)應速度慢，效率低，難以(yi)實(shi)時(shi)地反映工(gong)(gong)況(kuang)信息。

　　(2)連(lian)續采樣(yang)法

　　連續采(cai)(cai)(cai)樣法主要有(you)紅外線式、紫外線式和熱導式三種測量(liang)方法。連續采(cai)(cai)(cai)樣法的(de)(de)(de)特點是采(cai)(cai)(cai)用(yong)不(bu)同測量(liang)方法的(de)(de)(de)氣體(ti)分(fen)析(xi)系(xi)統都由采(cai)(cai)(cai)樣預處理(li)系(xi)統和分(fen)析(xi)儀表兩部分(fen)組成，采(cai)(cai)(cai)樣探頭將被(bei)測氣體(ti)從煙道或(huo)管道中引(yin)出并進行預處理(li)后，連續送入儀器(qi)的(de)(de)(de)氣體(ti)室中，分(fen)析(xi)儀器(qi)通過不(bu)同的(de)(de)(de)方法完成氣體(ti)濃度的(de)(de)(de)測量(liang)。上(shang)述三種測量(liang)方法的(de)(de)(de)系(xi)統集(ji)成方式、適應性和性價(jia)比有(you)很大的(de)(de)(de)區別。

　　應用zui廣泛的(de)(de)紅外(wai)線式氣體(ti)(ti)(ti)(ti)分(fen)析儀基于(yu)非色(se)散(san)紅外(wai)吸(xi)收(shou)光(guang)譜(pu)(NDIR)的(de)(de)原(yuan)理，其測量方(fang)法是基于(yu)氣體(ti)(ti)(ti)(ti)對紅外(wai)線進(jin)行選擇性吸(xi)收(shou)的(de)(de)原(yuan)理，當被測氣體(ti)(ti)(ti)(ti)通過測量管道時吸(xi)收(shou)紅外(wai)光(guang)源發出的(de)(de)特定頻率光(guang)(與被測氣體(ti)(ti)(ti)(ti)成分(fen)有(you)關)使(shi)光(guang)強衰減，測出光(guang)強的(de)(de)衰減程度即確(que)定了被測氣體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)濃(nong)度。

　　紫(zi)外線式氣(qi)體分(fen)析儀(yi)是基于被測氣(qi)體對紫(zi)外光選(xuan)擇性的輻(fu)射(she)吸收原(yuan)理(li)，可(ke)以測量SO2、NOx、HCl、NH3等(deng)氣(qi)體，但在同等(deng)性能、功能情況下(xia)儀(yi)器價格較高(gao)。

　　熱導式氣體分析儀的(de)(de)(de)(de)(de)工作原理(li)是利用各種(zhong)氣體(ti)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)導(dao)(dao)(dao)系(xi)數，即具有不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)傳(chuan)導(dao)(dao)(dao)速率來進(jin)行測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)。當(dang)被測(ce)(ce)(ce)(ce)氣體(ti)以恒定的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)速流(liu)入分析(xi)(xi)(xi)儀(yi)器(qi)(qi)時，熱(re)(re)導(dao)(dao)(dao)池內的(de)(de)(de)(de)(de)鉑(bo)熱(re)(re)電(dian)阻(zu)絲的(de)(de)(de)(de)(de)阻(zu)值(zhi)會因(yin)被測(ce)(ce)(ce)(ce)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)濃度變化而變化，運用惠斯頓(dun)電(dian)橋將阻(zu)值(zhi)信(xin)號轉換成(cheng)電(dian)信(xin)號，通過電(dian)路處理(li)將信(xin)號放大、溫度補償、線性(xing)化，使(shi)其成(cheng)為測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)值(zhi)。熱(re)(re)導(dao)(dao)(dao)式氣體(ti)分析(xi)(xi)(xi)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用范圍(wei)很廣，如H2、Cl2、NH3、CO2、Ar、He、SO2、H2中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)O2、O2中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)H2和N2中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)H2等(deng)等(deng);它的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)范圍(wei)也很寬，在(zai)0%~100%圍(wei)內均可測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)。熱(re)(re)導(dao)(dao)(dao)式分析(xi)(xi)(xi)儀(yi)器(qi)(qi)是一種(zhong)結構簡(jian)單、性(xing)能穩定、價(jia)廉、技術上較為成(cheng)熟的(de)(de)(de)(de)(de)儀(yi)器(qi)(qi)。但是熱(re)(re)導(dao)(dao)(dao)式分析(xi)(xi)(xi)儀(yi)器(qi)(qi)對氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力波動、流(liu)量(liang)波動十分敏感，介(jie)質(zhi)中(zhong)水汽、顆粒等(deng)雜質(zhi)對測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)影響較大，所(suo)以必須安裝復(fu)雜的(de)(de)(de)(de)(de)采樣預處理(li)系(xi)統。

　　(3)現場在線(xian)測量法

　　現(xian)場在線(xian)測量法中(zhong)以(yi)半導體激光(guang)(guang)吸收(shou)光(guang)(guang)譜(pu)技術(shu)(shu)(DLAS)*和(he)有代表(biao)性。DLAS技術(shu)(shu)的(de)特點(dian)是(shi)無需采(cai)樣預處(chu)理系統，分(fen)析儀(yi)器(qi)直接(jie)安(an)裝在測量現(xian)場，通過一束(shu)穿(chuan)過被測氣(qi)體的(de)激光(guang)(guang)光(guang)(guang)束(shu)來實(shi)現(xian)現(xian)場在線(xian)氣(qi)體分(fen)析。DLAS技術(shu)(shu)可實(shi)現(xian)多種(zhong)氣(qi)體如CO、CO2、O2、HF、HCl、CH4、NH3、H20、H2S、HCN、C2H2、C2H4等的(de)自動檢測，適(shi)用(yong)于鋼鐵(tie)、冶(ye)金(jin)、石化、環(huan)保(bao)、生化、航天等各種(zhong)領域(yu)。

　　雖然DLAS技(ji)術(shu)與其他吸(xi)收光(guang)譜氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)分析技(ji)術(shu)都利用吸(xi)收光(guang)譜技(ji)術(shu)來實現氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)分析，但由于(yu)DLAS技(ji)術(shu)采(cai)用了*的“單線光(guang)譜”技(ji)術(shu)和(he)調制光(guang)譜技(ji)術(shu)，可不(bu)受背(bei)景氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)交叉干(gan)擾和(he)粉(fen)塵(chen)、視(shi)窗污染的干(gan)擾，并可自動修正氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)溫度、壓(ya)力等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)參數變化(hua)的影響，因此可以將分析儀器直接安(an)裝在測(ce)量(liang)現場，實現其他光(guang)譜吸(xi)收技(ji)術(shu)無法或很難實現的現場在線連(lian)續氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)測(ce)量(liang)。

　　DLAS技術的(de)(de)優勢在于能(neng)適應高(gao)溫(wen)、高(gao)水分(fen)、高(gao)粉塵、強(qiang)腐蝕(shi)性(xing)和高(gao)流速的(de)(de)被測(ce)氣(qi)體環(huan)境(jing)，無需采樣預(yu)處理系統，測(ce)量精度高(gao)，響應速度快。隨著半導體激(ji)(ji)光氣(qi)體分(fen)析技術的(de)(de)逐(zhu)步(bu)成(cheng)熟，相關光電元器件(jian)成(cheng)本(ben)的(de)(de)顯著下降，其性(xing)價比(bi)優勢更為突出。在發達國家，半導體激(ji)(ji)光氣(qi)體測(ce)量技術已逐(zhu)步(bu)取(qu)代傳統氣(qi)體檢測(ce)技術，在氣(qi)體在線監測(ce)領域得到(dao)了日益廣(guang)泛的(de)(de)應用。

　　二、　熱導式氣體分析儀DLAS技術簡介

　　島京公司生產(chan)的(de)激(ji)光現場(chang)在線氣(qi)體(ti)分析(xi)儀是基(ji)于DLAS技術開發的(de)現場(chang)在線氣(qi)體(ti)分析(xi)儀器(qi)。

　　DLAS(DiodeLaserAbsorptionSpectroscopy)是半導(dao)體(ti)(ti)(ti)激(ji)光(guang)吸(xi)收光(guang)譜(pu)技術的(de)簡(jian)稱。該技術是利用激(ji)光(guang)能量被(bei)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)分(fen)子(zi)“選(xuan)頻”吸(xi)收形成吸(xi)收光(guang)譜(pu)的(de)原理(li)來(lai)測(ce)(ce)量氣(qi)體(ti)(ti)(ti)濃(nong)度(du)的(de)一(yi)種技術。具體(ti)(ti)(ti)來(lai)說，半導(dao)體(ti)(ti)(ti)激(ji)光(guang)器(qi)發射(she)出的(de)特(te)定波(bo)長的(de)激(ji)光(guang)束(shu)穿過被(bei)測(ce)(ce)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)時(shi)，被(bei)測(ce)(ce)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)對激(ji)光(guang)束(shu)進行吸(xi)收導(dao)致(zhi)激(ji)光(guang)強度(du)產生(sheng)衰(shuai)減，激(ji)光(guang)強度(du)的(de)衰(shuai)減與被(bei)測(ce)(ce)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)含(han)量成正比(bi)，因此，通過測(ce)(ce)量激(ji)光(guang)強度(du)衰(shuai)減信息就(jiu)可以分(fen)析獲(huo)得被(bei)測(ce)(ce)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)濃(nong)度(du)。

　　九十年(nian)代后，半(ban)導體(ti)激(ji)光(guang)器(qi)和(he)光(guang)纖元件發(fa)(fa)展迅(xun)速，性(xing)能大大提高(gao)，價格大幅下降，室(shi)溫工(gong)作、長壽命(>100，000小(xiao)時)、單(dan)模特性(xing)和(he)較(jiao)寬波長范圍的半(ban)導體(ti)激(ji)光(guang)器(qi)被(bei)大量地(di)生產出來并投(tou)入市場(chang)，一(yi)(yi)些(xie)高(gao)靈(ling)敏(min)度的光(guang)譜(pu)技術(shu)如frequencymodulationspectroscopy、cavityringdownspectroscopy等(deng)也(ye)逐漸成熟，DLAS技術(shu)開始被(bei)較(jiao)多地(di)應用于(yu)科學和(he)工(gong)程研究，發(fa)(fa)達國家(jia)的一(yi)(yi)些(xie)儀器(qi)公(gong)司也(ye)開始將(jiang)DLAS技術(shu)應用于(yu)氣體(ti)監測。由于(yu)DLAS技術(shu)較(jiao)傳統光(guang)譜(pu)檢測技術(shu)具有顯著(zhu)的技術(shu)優勢而得到了迅(xun)速推廣。

　　三、DLAS技術的特點

　　DLAS技術的特點主(zhu)要表現為：

　　1.惡劣(lie)環(huan)境適應能(neng)力強，無需采樣預(yu)處理系統(tong)，實(shi)現現場在線連續測量(liang)

　　激光(guang)在(zai)線氣(qi)體(ti)分(fen)析儀采(cai)用DLAS技術*的(de)“單線光(guang)譜”原(yuan)理，使(shi)用非接觸式激光(guang)測(ce)量(liang)方(fang)法，測(ce)量(liang)儀器(qi)與被測(ce)量(liang)氣(qi)體(ti)環境隔離,其分(fen)析測(ce)量(liang)不受測(ce)量(liang)環境中背景氣(qi)體(ti)、粉塵(chen)以及環境溫度和壓力(li)的(de)影響，具有高(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)粉塵(chen)、高(gao)(gao)水份、高(gao)(gao)腐蝕性、高(gao)(gao)流(liu)速等(deng)惡(e)劣測(ce)量(liang)環境的(de)良好適應性，避免了傳統氣(qi)體(ti)分(fen)析系統必需的(de)復雜的(de)采(cai)樣預處理系統，從而(er)實現了現場在(zai)線連(lian)續測(ce)量(liang)。

　　2.克(ke)服(fu)了(le)背景氣體、水分和粉塵(chen)的(de)吸收(shou)干(gan)擾，測(ce)量精(jing)度大大提(ti)高

　　DLAS*的(de)“單線(xian)光譜”技術(shu)、頻率掃描技術(shu)、譜線(xian)展寬自(zi)動修正技術(shu)克服(fu)了背景氣(qi)體、水分和粉塵的(de)吸(xi)收(shou)干擾(rao)，修正了溫度(du)和壓力等氣(qi)體參數(shu)變化對氣(qi)體濃度(du)測量(liang)(liang)的(de)影響，而且(qie)系統直(zhi)接對現場(chang)氣(qi)體進行測量(liang)(liang)，氣(qi)體信息不失(shi)真。

　　相對(dui)于傳統的(de)氣體測(ce)量(liang)(liang)技術(shu)，這些*的(de)測(ce)量(liang)(liang)技術(shu)和現場測(ce)量(liang)(liang)方法大(da)大(da)提(ti)高了測(ce)量(liang)(liang)的(de)精(jing)度(du)。

　　3.響應速度(du)快，實(shi)(shi)現工業過(guo)程(cheng)實(shi)(shi)時在線管理(li)

　　DLAS技術(shu)進(jin)行氣體分(fen)析不需采樣(yang)(yang)預(yu)處(chu)理(li)系統，節省了(le)樣(yang)(yang)氣預(yu)處(chu)理(li)的(de)時間(jian)和樣(yang)(yang)氣在管(guan)道內的(de)傳輸時間(jian)。系統可以(yi)達(da)到毫秒級的(de)響應(ying)速度，幾乎是實(shi)(shi)時地(di)反映過(guo)程氣體濃(nong)度及其他(ta)參數(shu)變化狀況，*可以(yi)滿(man)足工業過(guo)程實(shi)(shi)時在線管(guan)理(li)的(de)需要。

　　4.可(ke)同(tong)時檢(jian)測多種氣(qi)體參數(shu)，能測量分(fen)析多種氣(qi)體，應用面廣，儀器發展潛(qian)力大

　　采(cai)用(yong)DLAS技(ji)術可(ke)(ke)同時在線(xian)測(ce)量氣(qi)體(ti)的(de)(de)濃度、溫度和流速等(deng)，并可(ke)(ke)實(shi)現多種氣(qi)體(ti)如(ru)CO、CO2、O2、HF、HCl、CH4、NH3、H20、H2S、HCN、C2H2、C2H4等(deng)的(de)(de)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)，可(ke)(ke)廣泛應用(yong)于鋼(gang)鐵、冶金、石(shi)化(hua)、環保(bao)、生(sheng)化(hua)、航天等(deng)領(ling)域。較以(yi)往采(cai)用(yong)多種檢(jian)測(ce)技(ji)術并進(jin)行系統集成而言，采(cai)用(yong)DLAS技(ji)術可(ke)(ke)大大簡化(hua)儀器的(de)(de)結構(gou)，進(jin)而實(shi)現氣(qi)體(ti)分析儀器的(de)(de)微型(xing)化(hua)、網絡化(hua)(遠(yuan)距(ju)離數據無線(xian)傳輸)、智能化(hua)和自(zi)動(dong)化(hua)。

　　5.光纖傳輸特性使系統的(de)應用更(geng)加靈活(huo)，性價比更(geng)高(gao)

　　DLAS技術采用的(de)激光(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)源與(yu)常規(gui)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖有良好的(de)兼(jian)容性，所(suo)以可以將(jiang)半導體(ti)激光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)放置(zhi)(zhi)在(zai)中央(yang)處(chu)理單元(yuan)內，把(ba)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖輸出的(de)激光(guang)(guang)(guang)(guang)通過樹(shu)形光(guang)(guang)(guang)(guang)纖分路耦合器(qi)(qi)同(tong)(tong)時(shi)耦合到多根光(guang)(guang)(guang)(guang)纖，不同(tong)(tong)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖把(ba)激光(guang)(guang)(guang)(guang)傳遞到幾(ji)個(ge)不同(tong)(tong)的(de)測(ce)量(liang)位置(zhi)(zhi)，對這幾(ji)個(ge)不同(tong)(tong)位置(zhi)(zhi)的(de)氣(qi)體(ti)同(tong)(tong)時(shi)進行測(ce)量(liang)，從而實現分布式的(de)在(zai)線氣(qi)體(ti)監測(ce)分析(xi)。采用光(guang)(guang)(guang)(guang)纖后測(ce)量(liang)系(xi)統(tong)(tong)的(de)抗電(dian)磁干(gan)擾(rao)能力、適應(ying)惡劣環境和(he)防爆環境的(de)能力非常強;整(zheng)套測(ce)量(liang)系(xi)統(tong)(tong)的(de)成(cheng)本(ben)大大降(jiang)低;與(yu)傳統(tong)(tong)的(de)氣(qi)體(ti)分析(xi)系(xi)統(tong)(tong)相(xiang)比，配置(zhi)(zhi)更加靈活，性價(jia)比也(ye)更高。

　　四、DLAS技術與連續采樣法氣體分析技術比較

　　預處理(li)系統不(bu)需(xu)要必需(xu)

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

　　氣體(ti)環(huan)境高(gao)溫、高(gao)粉塵(chen)、高(gao)水分、高(gao)流速、強腐蝕等(deng)惡劣(lie)環(huan)境適應能力(li)強只能測量(liang)恒溫、恒壓(ya)、恒流、干燥及無粉塵(chen)的氣體(ti)

　　響應速度快：取決于(yu)信號分析速度(光電傳(chuan)播(bo)時間可忽略(lve))，小(xiao)于(yu)1秒慢(man)：取決于(yu)采樣預處(chu)理時間、樣品氣傳(chuan)輸(shu)時間、儀表響應時間，超(chao)過(guo)20秒

　　準確(que)性實(shi)地(di)測(ce)量(liang)(liang)，氣體(ti)(ti)(ti)信息(xi)不(bu)失真;測(ce)量(liang)(liang)值(zhi)(zhi)為氣體(ti)(ti)(ti)線平均(jun)濃度;不(bu)受背景氣體(ti)(ti)(ti)、粉塵及氣體(ti)(ti)(ti)參數影響溶解吸附泄漏導致(zhi)氣體(ti)(ti)(ti)信息(xi)失真;測(ce)量(liang)(liang)值(zhi)(zhi)為探頭位(wei)置局(ju)部濃度;背景氣體(ti)(ti)(ti)、粉塵及氣體(ti)(ti)(ti)參數影響測(ce)量(liang)(liang)的準確(que)性

　　連續性(xing)連續測量(liang)間(jian)斷(duan)測量(liang)：反(fan)吹時無法(fa)測量(liang)

　　可靠性(xing)無運(yun)(yun)動器件，可靠性(xing)高(gao)較多運(yun)(yun)動部件，可靠性(xing)低

　　測量(liang)參數可同(tong)時(shi)測量(liang)氣體(ti)濃(nong)度(du)、溫度(du)、流速等(deng)參數只能測量(liang)氣體(ti)濃(nong)度(du)

　　介質干(gan)擾(rao)不受背景氣體交叉干(gan)擾(rao);自動(dong)修(xiu)正(zheng)粉塵(chen)及光學視窗污(wu)染干(gan)擾(rao)受背景氣體的(de)交叉干(gan)擾(rao)，無法定量修(xiu)正(zheng)粉塵(chen)及光學視窗污(wu)染干(gan)擾(rao)

　　標(biao)定(ding)(ding)維護(hu)標(biao)定(ding)(ding)：3~4次(ci)/年;維護(hu)：3~4次(ci)/年，自動(dong)提示標(biao)定(ding)(ding)：一個(ge)月2~3次(ci);維護(hu)：經常

　　運行(xing)費(fei)(fei)用無需(xu)備品備件(jian);運行(xing)費(fei)(fei)用接近于零(ling)(僅為(wei)電費(fei)(fei))需(xu)要較多(duo)備品備件(jian);年費(fei)(fei)用一般(ban)為(wei)系統成本(ben)的20%左(zuo)右(you)