工(gong)業發展帶來經濟騰(teng)飛的(de)同時，也給環(huan)境帶來極大(da)的(de)負擔(dan)。環(huan)境污(wu)(wu)染，尤其是(shi)大(da)氣污(wu)(wu)染程度不斷加(jia)深，嚴(yan)重影響了人們(men)的(de)正(zheng)常生活(huo)和身體(ti)健康。固(gu)定污(wu)(wu)染源煙(yan)(yan)氣的(de)排(pai)放(fang)是(shi)大(da)氣污(wu)(wu)染氣體(ti)的(de)主(zhu)要來源之一，研(yan)發具有實時性、智能(neng)化、穩定性好、可靠性高且操作簡(jian)單的(de)煙(yan)(yan)氣監測系(xi)統，對于我國煙(yan)(yan)氣自(zi)動監測系(xi)統的(de)發展，控制煙(yan)(yan)氣中污(wu)(wu)染物質的(de)排(pai)放(fang)具有實際意義。

1 、 紅外線氣體分析儀在煙氣自動檢測系統中的應用

1.1 測量原理 

    我國當前使用的氣體分析儀器在監測范圍、測量精度、組分分析方面，存在較大的局限性，而新型的非分散紅外線（NDIR）技術，則能實現對多組分煙氣濃度的檢測，該技術檢測原理為氣體紅外吸收，在測量過程中無需消耗物質，因此具有使用壽命長、穩定性好、選擇性強、測量范圍廣、高精準度，具有廣泛的推廣意義。

    煙氣(qi)中的(de)主(zhu)要成(cheng)分為硫、氮(dan)、碳(tan)的(de)氧(yang)化(hua)物(wu)，主(zhu)要以二氧(yang)化(hua)硫（SO2）、一氧(yang)化(hua)碳(tan)（CO）、一氧(yang)化(hua)氮(dan)（NO）和(he)二氧(yang)化(hua)氮(dan)（NO2）為主(zhu)，這類氣(qi)體(ti)在紅(hong)外(wai)波段有(you)(you)獨特(te)的(de)吸(xi)(xi)收波，被稱為特(te)征吸(xi)(xi)收波。特(te)征吸(xi)(xi)收波根據物(wu)質不(bu)同(tong)，波形各(ge)異(yi)，因此可(ke)用作鑒(jian)別(bie)各(ge)類物(wu)質的(de)依據。而氣(qi)體(ti)濃度(du)的(de)確定(ding)(ding)，則(ze)是根據特(te)征吸(xi)(xi)收光譜對紅(hong)外(wai)能(neng)量的(de)吸(xi)(xi)收能(neng)力(li)進行檢測的(de)。根據朗伯-比爾吸(xi)(xi)收定(ding)(ding)律可(ke)知，當(dang)待測氣(qi)體(ti)組分有(you)(you)紅(hong)外(wai)光通過時，氣(qi)體(ti)分子吸(xi)(xi)收特(te)定(ding)(ding)波長的(de)紅(hong)外(wai)線。

1.2 測量方式 

    單(dan)(dan)光(guang)(guang)束雙波長(chang)法中(zhong)有(you)測(ce)(ce)量(liang)(liang)濾(lv)光(guang)(guang)片和參(can)比(bi)(bi)濾(lv)光(guang)(guang)片，其中(zhong)測(ce)(ce)量(liang)(liang)濾(lv)光(guang)(guang)片是對有(you)特征吸(xi)收(shou)紅外光(guang)(guang)譜通(tong)過的(de)待(dai)測(ce)(ce)組(zu)分(fen)進(jin)行測(ce)(ce)量(liang)(liang)，透過測(ce)(ce)量(liang)(liang)氣(qi)室的(de)光(guang)(guang)線強度(du)(du)受煙氣(qi)濃(nong)度(du)(du)的(de)影響，測(ce)(ce)量(liang)(liang)值記為(wei)(wei)(wei)I；而(er)參(can)比(bi)(bi)濾(lv)光(guang)(guang)片測(ce)(ce)量(liang)(liang)組(zu)分(fen)不吸(xi)收(shou)通(tong)過的(de)紅外光(guang)(guang)，因此透過測(ce)(ce)量(liang)(liang)氣(qi)室的(de)光(guang)(guang)線強度(du)(du)幾乎不受被(bei)測(ce)(ce)組(zu)分(fen)濃(nong)度(du)(du)變化的(de)影響，測(ce)(ce)量(liang)(liang)結(jie)果作(zuo)為(wei)(wei)(wei)參(can)照(zhao)，記為(wei)(wei)(wei)I0。根據(ju)朗伯-比(bi)(bi)爾定律，待(dai)測(ce)(ce)氣(qi)體吸(xi)收(shou)光(guang)(guang)度(du)(du)與其濃(nong)度(du)(du)關(guan)系(xi)滿足關(guan)系(xi)式：-In（I/I0）=LkC，I為(wei)(wei)(wei)測(ce)(ce)量(liang)(liang)光(guang)(guang)強度(du)(du)，I0為(wei)(wei)(wei)參(can)照(zhao)光(guang)(guang)強度(du)(du)，L是紅外線經過吸(xi)收(shou)氣(qi)體的(de)路徑，k待(dai)測(ce)(ce)氣(qi)體的(de)吸(xi)收(shou)系(xi)數，C為(wei)(wei)(wei)氣(qi)體的(de)濃(nong)度(du)(du)，單(dan)(dan)位(wei)為(wei)(wei)(wei)mg/m3。

    氣(qi)(qi)體(ti)(ti)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)相關(guan)法是將被測氣(qi)(qi)體(ti)(ti)填充(chong)在氣(qi)(qi)體(ti)(ti)濾(lv)(lv)(lv)光(guang)池中，代(dai)替上(shang)述方法中的(de)(de)(de)參比濾(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)，利(li)用此法可(ke)提高被測氣(qi)(qi)體(ti)(ti)組(zu)分對(dui)特(te)征波(bo)的(de)(de)(de)吸收(shou)效(xiao)果(guo)。這一(yi)測量系(xi)統由(you)(you)(you)五部分組(zu)成：光(guang)源由(you)(you)(you)能(neng)斯特(te)燈(deng)發射(she)紅(hong)外光(guang)；測量氣(qi)(qi)室(shi)有抽氣(qi)(qi)孔(kong)和充(chong)氣(qi)(qi)孔(kong)，為待(dai)測氣(qi)(qi)體(ti)(ti)組(zu)分濃度(du)的(de)(de)(de)穩定提供(gong)了保障，而高溫伴(ban)熱功能(neng)，可(ke)有效(xiao)防止水蒸氣(qi)(qi)和污(wu)染物(wu)冷凝(ning)，造成對(dui)測量結(jie)果(guo)的(de)(de)(de)干擾；切(qie)光(guang)輪(lun)主要負責將光(guang)束信(xin)(xin)號射(she)頻模(mo)式(shi)化；濾(lv)(lv)(lv)波(bo)輪(lun)上(shang)安裝(zhuang)不同被測氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)濾(lv)(lv)(lv)光(guang)池和測量濾(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)，濾(lv)(lv)(lv)波(bo)輪(lun)和切(qie)光(guang)輪(lun)的(de)(de)(de)旋轉動作由(you)(you)(you)無刷直(zhi)流電動機提供(gong)動力，對(dui)各組(zu)分的(de)(de)(de)測定則(ze)由(you)(you)(you)自動化控制系(xi)統發送控制指令完(wan)成測量；光(guang)電管前安裝(zhuang)放大器，以提高弱信(xin)(xin)號接收(shou)的(de)(de)(de)可(ke)靠性(xing)。

被測(ce)(ce)氣(qi)體(ti)濾光(guang)(guang)池和(he)測(ce)(ce)量濾光(guang)(guang)片的(de)位(wei)置由(you)設備內部處(chu)(chu)理(li)器控制，一(yi)次(ci)測(ce)(ce)量過程(cheng)可(ke)對待測(ce)(ce)氣(qi)體(ti)進(jin)(jin)行(xing)多次(ci)掃描，以提高信號的(de)信噪比，減少測(ce)(ce)量誤差(cha)。利(li)用微(wei)處(chu)(chu)理(li)器可(ke)對各式干(gan)擾進(jin)(jin)行(xing)有效處(chu)(chu)理(li)；使用靠減去干(gan)擾組(zu)分(fen)濃度的(de)方法可(ke)對不同待測(ce)(ce)組(zu)分(fen)光(guang)(guang)譜重疊進(jin)(jin)行(xing)有效處(chu)(chu)理(li)；而校正(zheng)因子(zi)則是用來處(chu)(chu)理(li)干(gan)擾組(zu)分(fen)對測(ce)(ce)量組(zu)分(fen)吸(xi)收(shou)系(xi)數的(de)影響。

1.3 技術分析

    ①煙氣分析(xi)。

    煙氣(qi)分析儀(yi)采用的分析技(ji)術(shu)為單光束雙波長(chang)與氣(qi)體(ti)濾波相(xiang)關技(ji)術(shu)的結(jie)合(he)，濾波輪上的氣(qi)體(ti)濾波池能(neng)實現對(dui)不同(tong)氣(qi)體(ti)的同(tong)時測(ce)(ce)(ce)量(liang)，并(bing)利用干擾(rao)參數扣(kou)除技(ji)術(shu)，大大提高了測(ce)(ce)(ce)量(liang)結(jie)果的準確(que)度(du)(du)，并(bing)能(neng)實現對(dui)一(yi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳、一(yi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氮、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氮、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)硫、甲烷、氨氣(qi)以及氯化(hua)(hua)氫八種氣(qi)體(ti)的高精(jing)度(du)(du)持續(xu)性檢測(ce)(ce)(ce)。如對(dui)一(yi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳的測(ce)(ce)(ce)量(liang)范圍可達4000mg/m3，精(jing)度(du)(du)可達到0.1%。

    ②信號放(fang)大電路。

      信號放(fang)大電路利用(yong)CMOS工藝制成的(de)斬波穩零結(jie)合多(duo)級放(fang)大模式，主要組成部件有多(duo)路開(kai)關和儀表放(fang)大器。信號放(fang)大電路增(zeng)益高(gao)、響應(ying)快，輸(shu)入偏(pian)置電流(liu)小等(deng)優點，能有效減少誤差，還具有自動調零的(de)功能，增(zeng)加(jia)了(le)測量的(de)精準度(du)和穩定(ding)性。

      ③CEMS煙(yan)氣連續(xu)排放(fang)監測系統。

       CEMS煙氣連續排放監測系統的構成包括了多種學科，如智能采樣技術、數字濾波算法技術、軟件自動識別補償輕微污染技術、網絡技術、分布技術、光功率軟件修正技術以及多線程布控技術等。該系統具有的功能也較為完善，目前已經實現的功能主要有定量測量功能、自動校零、異常報警、遠程傳輸、報表生成等各項功能。

1.4 應用 

      ①對煙氣監測及管理。

      紅外線氣體分(fen)析儀主(zhu)要利用嵌(qian)入(ru)式(shi)軟件(jian)，完成對(dui)(dui)污(wu)染(ran)源氣態污(wu)染(ran)物的(de)監控職能(neng)，并為相關部(bu)(bu)(bu)門提供檢查對(dui)(dui)象的(de)瞬(shun)時值(zhi)和(he)歷(li)史記(ji)錄，當污(wu)染(ran)源超標時，還(huan)可(ke)利用自(zi)動報警功(gong)能(neng)對(dui)(dui)相關部(bu)(bu)(bu)門發出警示。該系統對(dui)(dui)污(wu)染(ran)源進行(xing)的(de)連續(xu)性測量(liang)(liang)，可(ke)為環保部(bu)(bu)(bu)門提供電子政(zheng)務和(he)辦公(gong)自(zi)動化(hua)所需的(de)基(ji)本材料，為部(bu)(bu)(bu)門制定環保政(zheng)策提供可(ke)靠(kao)的(de)數據(ju)支(zhi)持。嵌(qian)入(ru)式(shi)軟件(jian)在信號處理方(fang)(fang)面(mian)(mian)具有(you)較強的(de)靈活性，可(ke)對(dui)(dui)不同變量(liang)(liang)和(he)濃(nong)度(du)范圍的(de)氣體進行(xing)測量(liang)(liang)；取樣方(fang)(fang)面(mian)(mian)更加智能(neng)化(hua)，與算法相結合，可(ke)剔除異常測量(liang)(liang)值(zhi)，提高(gao)測量(liang)(liang)結果的(de)準確(que)率。

      ②技術指(zhi)標。

        設備所(suo)能達(da)到的技術指(zhi)標如下(xia)：零點漂移(yi)可控制在±2.5%范圍(wei)內（F.S/3d或7d），量程漂移(yi)不超過±2.5%，線(xian)性誤差(cha)在±5.0%以內，響應時間不超過200s，重復性低(di)(di)于(yu)0.5%，輸出(chu)波動低(di)(di)于(yu)0.4%，可對電源、標定、分析(xi)儀故障(zhang)發(fa)出(chu)警報(bao)輸出(chu)。對各氣(qi)體的測量量程分別可達(da)到SO2為4000、NO2為1000、NO為2500、CO為2500，檢測下(xia)線(xian)為10（單位：mg/m3）。

      隨著社會的不斷進步，人們對環境問題越來越重視，傳統的經濟發展模式對環境的損害較大，已經不適應現代生產發展的需要，加大節能減排力度，減少環境污染是當前企業面臨的重要任務。就目前技術發展水平而言，我國還無法完全消除煙氣等污染物的來源，但可通過先進的檢測技術，對煙氣排放中污染組分進行實時檢測，為企業和環保部門制定有效的環保措施提供依據。紅外氣體分析儀相對于傳統的分析儀器，具有檢測范圍大、精準度高、能對多組分進行同時檢測的優點，因此可廣泛應用于CEMS煙氣在線監測領域。不過因為水分對于紅外線光的吸收影響SO2濃度的測量，現在CEMS很多都在使用紫外光譜吸收法（DOAS）原理。兩種原理齊頭并進！