解讀氣體分析儀器的現狀與發展趨勢

一、不同的氣體檢測儀器技術比較

1、氣體檢測儀器技術介紹

(1)人工采樣法

傳統的分析方法如化學分析法、氣相色譜法較多采用人工采樣法。人工采樣法的特點是采用人工取樣的方式，抽取某一時點的樣氣進行分析。它的缺點是顯而易見的：必須對氣體進行人工取樣，在實驗室進行分析，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行檢測分析，不具備多重輸入和信號處理功能；分析費時費力，響應速度慢，效率低，難以實時地反映工況信息。

(2)連續采樣法

連續采樣法主要有紅外線式、紫外線式和熱導式三種測量方法。連續采樣法的特點是采用不同測量方法的氣體分析系統都由采樣預處理系統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行預處理后，連續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集成方式、適應性和性價比有很大的區別。

應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行選擇性吸收的原理，當被測氣體通過測量管道時吸收紅外光源發出的特定頻率光（與被測氣體成分有關）使光強衰減，測出光強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。

熱導式氣體分析儀的工作原理是利用各種氣體不同的熱導系數，即具有不同的熱傳導速率來進行測量的。當被測氣體以恒定的流速流入分析儀器時，熱導池內的鉑熱電阻絲的阻值會因被測氣體的濃度變化而變化，運用惠斯頓電橋將阻值信號轉換成電信號，通過電路處理將信號放大、溫度補償、線性化，使其成為測量值。熱導式氣體分析器的應用范圍很廣，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%圍內均可測量。熱導式分析儀器是一種結構簡單、性能穩定、價廉、技術上較為成熟的儀器。但是熱導式分析儀器對氣體的壓力波動、流量波動十分敏感，介質中水汽、顆粒等雜質對測量影響較大，所以必須安裝復雜的采樣預處理系統。

(3)現場在線測量法

現場在線測量法中以半導體激光吸收光譜技術（DLAS）最為先進和最具有代表性。DLAS技術的特點是無需采樣預處理系統，分析儀器直接安裝在測量現場，通過一束穿過被測氣體的激光光束來實現現場在線氣體分析。DLAS技術可實現多種氣體如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、環保、生化、航天等各種領域。

雖然DLAS技術與其他吸收光譜氣體分析技術都利用吸收光譜技術來實現氣體分析，但由于DLAS技術采用了獨特的“單線光譜”技術和調制光譜技術，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、壓力等氣體參數變化的影響，因此可以將分析儀器直接安裝在測量現場，實現其他光譜吸收技術無法或很難實現的現場在線連續氣體測量。