- 產(chǎn)品品牌:
- OEM
- 產(chǎn)品型號(hào):
- EF-2000
1 概述
EF-2000紫外氣分析儀(OEM)是針對(duì)國(guó)內(nèi)外環(huán)保、工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)在線氣體分析自主研發(fā)的氣體分析儀產(chǎn)品。該分析儀基于紫外吸收光譜技術(shù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)算法,能夠測(cè)量SO
2、NOx、O
2、NH
3、Cl
2、O
3、H
2S、HCL等氣體的濃度,具有測(cè)量高、可靠性高、響應(yīng)時(shí)間快、適用范圍廣等特點(diǎn),各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品,可廣泛應(yīng)用于環(huán)保在線監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制、安全監(jiān)測(cè)等場(chǎng)合。
EF-2000煙氣分析儀
2 技術(shù)原理
2.1 紫外吸收光譜
電磁輻射(光)與原子和分子之間的相互作用是光譜檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ),目前已經(jīng)發(fā)展出紅外吸收光譜、近紅外吸收光譜、紫外吸收光譜、原子發(fā)射光譜、原子吸收光譜、質(zhì)譜、X射線熒光光譜等檢測(cè)技術(shù)。
紫外吸收光譜檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)是,紫外光與分子相互作用時(shí)被分子吸收導(dǎo)致光能的變化,由于不同分子內(nèi)部電子能級(jí)的躍遷能量和幾率的不同,使得不同分子具有特征吸收光譜,可見,紫外吸收光譜是分子在紫外波段吸收能力的定量描述。通常用吸收截面來(lái)描述單位分子的紫外吸收光譜:
典型氣體吸收截面
通過(guò)吸收光譜可分析分子濃度,其測(cè)量原理就是Beer-Lambert定律:
I(λ) = I
0 (λ) exp( - L * s(λ) * X)
式中, I
0(λ)表示波長(zhǎng)為λ的光的入射光強(qiáng),I(λ)表示紫外光穿過(guò)濃度為X和光程為L(zhǎng)的待測(cè)氣體后的光強(qiáng),s(λ)為氣體的吸收截面,L * s(λ) * X稱為光學(xué)密度。
2.2 DOAS技術(shù)
DOAS(差分吸收光譜)是一種利用氣體分子的吸收光譜高計(jì)算氣體濃度的技術(shù),由德國(guó)Heidelberg大學(xué)環(huán)境物理研究所的Ulrich Platt教授首先提出。
DOAS技術(shù)的基本原理是利用待測(cè)分子的窄帶吸收特性來(lái)鑒別分子,并根據(jù)窄帶吸收強(qiáng)度反演出分子的濃度。將分子的吸收截面看成是兩部分的疊加,其一是隨波長(zhǎng)緩慢變化的部分,構(gòu)成光譜的寬帶結(jié)構(gòu),其二是隨波長(zhǎng)快速變化的部分,構(gòu)成光譜的窄帶精細(xì)結(jié)構(gòu),如下式:
si (λ)=si 0 (λ)+si r(λ)
其中si (λ)是分子的吸收截面,si 0 (λ)是吸收截面隨波長(zhǎng)緩慢變化的部分,si r (λ)是吸收截面隨波長(zhǎng)急劇變化的部分。DOAS方法的原理就是在吸收光譜中剔除光強(qiáng)隨波長(zhǎng)緩慢變化的部分,而只留下隨波長(zhǎng)快速變化的部分,然后用快速變化部分去反演氣體的濃度,從而可以避免因?yàn)楣庠礈仄蛩p、粉塵干擾、其他氣體干擾等因素引起的測(cè)量值波動(dòng)和漂移。
2.3 光學(xué)技術(shù)平臺(tái)
分析儀采用如下光學(xué)技術(shù)平臺(tái)來(lái)獲得紫外吸收光譜,該技術(shù)平臺(tái)由光源、氣體室、光纖和光譜儀(含光闌、全息光柵、線陣檢測(cè)器)等光學(xué)組件構(gòu)成,如圖:
光源發(fā)出的紫外可見光經(jīng)光學(xué)視窗進(jìn)入氣體室,被流經(jīng)氣體室的被測(cè)樣氣所吸收,攜帶被測(cè)樣氣吸收信息的光經(jīng)透鏡匯聚后耦入光纖,經(jīng)光纖傳輸送入光譜儀進(jìn)行分光、采樣,得到氣體的吸收光譜。
通過(guò)對(duì)光譜進(jìn)行分析,可以分析出氣體中相關(guān)組分的濃度。
3 分析儀簡(jiǎn)介
3.1 儀器構(gòu)成
EF-2000煙氣分析儀由光源、氣體室、光譜儀、HMI模塊、接口板、氧傳感器模塊(或氧化鋯模塊)、溫度傳感器等部件以及擴(kuò)展模塊(CO檢測(cè)、CO2檢測(cè))組成:
其中:
l
光源:可產(chǎn)生檢測(cè)需要的190-500nm紫外光。其關(guān)鍵參數(shù)為光源壽命和可用紫外光波長(zhǎng)范圍,分析儀采用高性能、長(zhǎng)壽命紫外脈沖氙燈;
氣體室:也稱流通池,被測(cè)氣體將恒定的流量流過(guò),吸收紫外光,以便獲取吸收光譜。其關(guān)鍵參數(shù)為光程和耐腐蝕能力;
光譜儀:接收來(lái)自氣體室的氣體吸收后的紫外光,實(shí)現(xiàn)分光及光譜采集。關(guān)鍵參數(shù)為靈敏度(特別是紫外波段)、分辨率和溫漂;
氧傳感器:采用電化學(xué)手段,測(cè)量氧氣濃度;
溫度傳感器:采集樣氣的溫度和壓力,用于將測(cè)量成分濃度轉(zhuǎn)化為標(biāo)態(tài)下的濃度;
HMI模塊:實(shí)現(xiàn)通過(guò)吸收光譜計(jì)算成分濃度的化學(xué)計(jì)量學(xué)算法,以及人機(jī)交互;
接口板:提供開關(guān)量、模擬量輸入輸出,提供RS232、485等通訊接口。
下圖為分析儀內(nèi)部布局:
3.2 主要功能
n 利用紫外吸收光譜和化學(xué)計(jì)量學(xué)算法測(cè)量氣體濃度并實(shí)時(shí)顯示,通過(guò)RS232、RS485、4-20mA將濃度實(shí)時(shí)輸出;
n 可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)事件觸發(fā)(如定時(shí)時(shí)間、外部開關(guān)量輸入等)的校零、校量程;
n 開關(guān)量、模擬量輸出/輸入可靈活配置,實(shí)現(xiàn)與外部控制系統(tǒng)等的良好配合;
n 每個(gè)氣體(除O2外)均支持大小兩個(gè)量程,雙量程間可自動(dòng)、手動(dòng)或外部觸發(fā)切換,量程比達(dá)到10:1;
n 在氣體室透鏡受到樣氣污染導(dǎo)致能量衰減時(shí),支持自動(dòng)光譜能量調(diào)節(jié);
n 支持通過(guò)GPRS遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程診斷分析儀;
3.3 技術(shù)規(guī)格
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SO2量程 |
小量程為50ppm,量程為100%,支持雙量程,量程比達(dá)到1:10 |
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NO量程 |
小量程為50ppm,量程為100%,支持雙量程,量程比達(dá)到1:10 |
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O2量程 |
25%,電化學(xué)或氧化鋯 |
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線性度 |
±1.5% F.S. |
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示值誤差 |
< 5% |
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重復(fù)性 |
< ±0.5% F.S. |
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零點(diǎn)漂移 |
< ±2% F.S. / 7天 |
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量程漂移 |
< ±2% F.S. / 7天 |
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工作溫度 |
-10 ~ 50°C |
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響應(yīng)時(shí)間(T90) |
<10秒 |
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尺寸 |
19" * 3U * 320mm |
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4-20mA輸入接口 |
2路,可靈活配置,100歐負(fù)載 |