解讀氣體分析儀器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

一、不同的氣體檢測儀器技術(shù)比較

1、氣體檢測儀器技術(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，抽取某一時點(diǎn)的樣氣進(jìn)行分析。它的缺點(diǎn)是顯而易見的：必須對氣體進(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分析的精度有很大影響；只能單一成份地逐個進(jìn)行檢測分析，不具備多重輸入和信號處理功能；分析費(fèi)時費(fèi)力，響應(yīng)速度慢，效率低，難以實(shí)時地反映工況信息。

(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)式三種測量方法。連續(xù)采樣法的特點(diǎn)是采用不同測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量。上述三種測量方法的系統(tǒng)集成方式、適應(yīng)性和性價比有很大的區(qū)別。

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

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

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)行測量的。當(dāng)被測氣體以恒定的流速流入分析儀器時，熱導(dǎo)池內(nèi)的鉑熱電阻絲的阻值會因被測氣體的濃度變化而變化，運(yùn)用惠斯頓電橋?qū)⒆柚敌盘栟D(zhuǎn)換成電信號，通過電路處理將信號放大、溫度補(bǔ)償、線性化，使其成為測量值。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；它的測量范圍也很寬，在0%~100%圍內(nèi)均可測量。熱導(dǎo)式分析儀器是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、價廉、技術(shù)上較為成熟的儀器。但是熱導(dǎo)式分析儀器對氣體的壓力波動、流量波動十分敏感，介質(zhì)中水汽、顆粒等雜質(zhì)對測量影響較大，所以必須安裝復(fù)雜的采樣預(yù)處理系統(tǒng)。

(3)現(xiàn)場在線測量法

現(xiàn)場在線測量法中以半導(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量現(xiàn)場，通過一束穿過被測氣體的激光光束來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場在線氣體分析。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等的自動檢測，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量現(xiàn)場，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)場在線連續(xù)氣體測量。