紅外煙氣分析儀：煙氣分析儀技術(shù)研究

0 引言

資源和環(huán)境是人類賴以生存、繁衍和發(fā)展的基本條件，地球是人類的共同家園。而資源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)惡化，已經(jīng)成為人類普遍關(guān)注的全球性問題。保護(hù)人類生存環(huán)境，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是21世紀(jì)國際社會(huì)“和平與發(fā)展”和“環(huán)境與發(fā)展”兩個(gè)主題之一。為了保障人們呼吸清新空氣，飲用干凈水，享受放心食物，必須加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測工作。目前，我國重點(diǎn)城市已在利用建立的環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)開展環(huán)境空氣質(zhì)量日報(bào)或預(yù)報(bào)工作。2000年，國家開始實(shí)施130個(gè)城市的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目。目前，煙氣監(jiān)測設(shè)備主要分為兩種技術(shù)，分別是紅外NDIR技術(shù)和紫外吸收法，其中，市場上70%以上的分析儀是采用紅外NDIR法。

1 技術(shù)特點(diǎn)

1.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

①全自動(dòng)運(yùn)行：可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)校正、自動(dòng)測量、自動(dòng)恢復(fù)等智能化功能。

②抗干擾：分析儀設(shè)置了膈膜器、溫濕度探頭和壓力傳感器，采用DAOS技術(shù)，極大程度減少灰塵、水蒸氣的影響，同時(shí)，通過動(dòng)態(tài)監(jiān)測溫濕度和壓力，對溫度和壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

③操作容易：非專業(yè)技術(shù)人員也可輕易上手。

④在線監(jiān)測方式多樣化：可實(shí)現(xiàn)人工隨時(shí)測量、自動(dòng)定時(shí)測量、自動(dòng)周期性測量等測定方式。

⑤測定速度快，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠：可隨時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過程中選定控制節(jié)點(diǎn)的樣品濃度并反饋控制過程。

1.2 功能描述

①通訊模式：HJ/T212-2005《污染源在線自動(dòng)監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》；

②接口：4路模擬量輸出，支持RS485/232數(shù)字輸出；

③測量間隔時(shí)間：任意選擇或連續(xù)；

④校準(zhǔn)：自動(dòng)校準(zhǔn)的時(shí)間間隔可人工選擇。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 紅外分析方法

儀器主要由工控機(jī)、CPU組成主從通訊模式，工控機(jī)為主，其他為從，下面是各個(gè)模塊的職責(zé)分工：

工控機(jī)：采用3.5寸的觸摸顯示一體化ARM工控機(jī)；

數(shù)字信號輸出：采用RS232通訊模式，波特率為9600，支持國標(biāo)212通訊協(xié)議，為主動(dòng)發(fā)送模式；

CPU：采用80C51F410型號的單片機(jī)，負(fù)責(zé)與上位機(jī)進(jìn)行通訊，采用采用RS232通訊模式，波特率為2400，將檢測的數(shù)據(jù)發(fā)送到工控機(jī)，通訊協(xié)議為自定義協(xié)議，同時(shí)還負(fù)責(zé)光信號采集、閥體控制、流程控制等。

2.2 紫外分析方法

儀器由工控機(jī)、氣室、探測器、氙燈等組成，在紫外氙燈的作用下，煙氣中的SO2和NO氣體在紫外區(qū)287和

216nm下有強(qiáng)烈吸收，根據(jù)吸收強(qiáng)度計(jì)算出其濃度。

2.3 紫外光譜分析方法

儀器由工控機(jī)、氣室、光譜儀、氙燈等組成，在紫外氙燈的作用下，通過光譜儀掃描200-400nm區(qū)間的光譜信息，利用煙氣中的SO2、和NO氣體在紫外區(qū)下有強(qiáng)烈吸收的特性，采用DAOS計(jì)算出濃度。

3 結(jié)論

通過研究紅外NDIR技術(shù)、紫外分光技術(shù)和紫外光譜技術(shù)，形成了三種煙氣分析方案，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證三種方案的可行性，最終，確定紫外光譜技術(shù)為最佳方案。

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