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HORIBA CO?監(jiān)測(cè)儀的工作原理與技術(shù)特點(diǎn)
更新時(shí)間:2025-09-03
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HORIBA的CO?監(jiān)測(cè)儀主要基于非分散紅外(NDIR)吸收法。這種技術(shù)的核心是利用CO?分子對(duì)特定波長(zhǎng)紅外光的吸收特性來(lái)測(cè)量其濃度。
NDIR技術(shù)的基礎(chǔ)是朗伯-比爾定律(Lambert-Beer Law)。該定律描述了光在被物質(zhì)吸收時(shí),其強(qiáng)度衰減與物質(zhì)濃度之間的關(guān)系:
其中:
$I_0$ 是入射光強(qiáng)度
$I$ 是出射光強(qiáng)度
$\mu$ 是氣體的吸收系數(shù)
$c$ 是待測(cè)氣體濃度(這里指CO?)
$L$ 是光通過(guò)氣體的路徑長(zhǎng)度(吸收池長(zhǎng)度)
對(duì)于CO?氣體,它對(duì)特定波長(zhǎng)(約4.26 μm)的紅外光有強(qiáng)烈的選擇性吸收。儀器通過(guò)測(cè)量這個(gè)特定波長(zhǎng)紅外光被樣品氣體吸收后的強(qiáng)度變化,就可以計(jì)算出CO?的濃度。
HORIBA在其CO?監(jiān)測(cè)儀中采用了略有不同的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度和穩(wěn)定性,例如:
| 技術(shù)特點(diǎn) | APNA-370系列 | APCA-370系列 |
|---|---|---|
| 采用的技術(shù) | 氣體濾波相關(guān)輪(GFC)技術(shù) | 交替流動(dòng)調(diào)制型非分散紅外吸收法(NDIR) |
| 核心組件 | - 紅外光源 - 氣體濾波相關(guān)輪(GFC) - 長(zhǎng)光程樣品池(14m) | - 紅外光源 - 交替流動(dòng)調(diào)制系統(tǒng)(樣氣與參比氣交替進(jìn)入同一測(cè)量池) - 測(cè)量池 |
| 如何工作 | GFC輪使紅外光輪番通過(guò)充滿CO?和不含CO?的氣室,提供參比和測(cè)量信號(hào) | 通過(guò)交替通入樣氣和參比氣(不含CO?)到同一測(cè)量池,比較信號(hào)差異,消除零點(diǎn)漂移 |
| 關(guān)鍵優(yōu)勢(shì) | - 高信噪比和靈敏度 - 優(yōu)異的零點(diǎn)和跨度穩(wěn)定性 | - 無(wú)零點(diǎn)漂移 - 長(zhǎng)期穩(wěn)定性高 - 無(wú)需光學(xué)調(diào)整 |
| 參比氣來(lái)源 | 可使用N?吹掃GFC輪 | 內(nèi)置參比氣體凈化器,可產(chǎn)生不含CO?的零氣 |
| 主要應(yīng)用場(chǎng)景參考 | 低濃度CO?測(cè)量(0-2 ppm至0-2000 ppm范圍) | 環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)、CCS泄漏檢測(cè)、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè) |
NDIR技術(shù)之所以成為測(cè)量CO?(以及其它多種氣體)的黃金標(biāo)準(zhǔn),主要是因?yàn)椋?/p>
高選擇性:不同氣體分子都有其的紅外吸收指紋(特征吸收波長(zhǎng))。通過(guò)在探測(cè)器前放置只讓4.26μm波長(zhǎng)附近光通過(guò)的窄帶濾光片,可以極大地減少其它氣體的干擾,確保測(cè)量的是CO?的濃度。
高靈敏度和精度:特別是采用長(zhǎng)光程吸收池(如APNA-370的14米池)或調(diào)制技術(shù)后,能夠檢測(cè)非常低濃度的CO?,并且測(cè)量結(jié)果非常精確。
長(zhǎng)期穩(wěn)定性:HORIBA采用的氣體濾波相關(guān)輪(GFC)、交替流動(dòng)調(diào)制以及內(nèi)置參比氣凈化器等技術(shù),都是為了克服傳統(tǒng)NDIR可能存在的零點(diǎn)漂移和跨度漂移問(wèn)題,從而保證儀器在無(wú)人值守的情況下也能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
無(wú)需化學(xué)試劑:NDIR是一種物理測(cè)量方法,不會(huì)改變被測(cè)氣體成分,也無(wú)需消耗性的化學(xué)試劑,維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單。
以部分型號(hào)為例:
| 參數(shù) | APNA-370 (示例) | APCA-370 (示例) |
|---|---|---|
| 測(cè)量范圍 | 0-2 ppm 至 0-2000 ppm (用戶可選) | 0-500 ppm / 0-1000 ppm (自動(dòng)量程切換)4 |
| 低檢出限 | 0.2 ppm | 0.5 ppm (2σ) |
| 零點(diǎn)漂移 | < 0.25 ppm/24小時(shí) | ± 1.0 ppm/天 |
| 跨度漂移 | < 0.5% 滿量程/24小時(shí) | 滿量程 ± 2.0% / 天 |
| 工作溫度 | 5 - 40 °C | 0 - 40 °C |
| 響應(yīng)時(shí)間 | < 60秒 (達(dá)到95%) | 60秒或更短 (T90) |
?? 使用注意事項(xiàng):
環(huán)境溫度:儀器通常在特定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)工作(例如5-40°C或0-40°C),超出范圍可能影響測(cè)量精度和儀器壽命。
校準(zhǔn):即使穩(wěn)定性很高的儀器,也需要定期使用零氣(不含CO?的氣體,如高純氮?dú)猓┖蜆?biāo)準(zhǔn)濃度氣體進(jìn)行校準(zhǔn),以維持讀數(shù)的準(zhǔn)確性。校準(zhǔn)周期可參考儀器手冊(cè)或應(yīng)用需求。
樣品氣要求:確保采樣氣體清潔、干燥,無(wú)水滴、油霧或顆粒物,以免污染氣室和光學(xué)部件,影響光的透過(guò)和測(cè)量結(jié)果。必要時(shí)需配備預(yù)處理系統(tǒng)(如過(guò)濾器、冷干管等)。
流量穩(wěn)定性:采樣流量需保持穩(wěn)定(如APNA-370約為800 cc/min ±10%,APCA-370約為0.7 L/min),流量波動(dòng)可能帶來(lái)測(cè)量誤差。
HORIBA的CO?監(jiān)測(cè)儀依賴于成熟的非分散紅外(NDIR)吸收原理,并通過(guò)其有的氣體濾波相關(guān)(GFC) 或交替流動(dòng)調(diào)制 等技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)CO?氣體的高選擇性、高靈敏度、高穩(wěn)定性和長(zhǎng)期可靠的測(cè)量。
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