model3750脱硝NOx在线监测系统

三、技术原理  

 i.紫外吸收光谱

    电磁辐射（光）与原子和分子之间的相互作用是光谱检测技术的基础， 目前已经发展出中红外吸收光谱、近红外吸收光谱、紫外/可见吸收光谱、紫外荧光光谱、原子发射光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱、X射线荧光光谱等检测技术。紫外吸收光谱检测技术的基础是，紫外光与分子相互作用时被分子吸收导致光能的变化，由于不同分子内部电子能级的跃迁能量和几率的不同，使得不同分子具有特征吸收光谱，可见，紫外吸收光谱是分子在紫外波段吸收能力的定量描述。通常用吸收截面来描述单位分子的紫外吸收光谱：

典型气体吸收截面通过吸收光谱可分析分子浓度，其测量原理就是Beer-Lambert定律：

I(λ) =I0 (λ) exp(-L*s(λ) *X)

式中，I0(λ)表示波长为λ的光的入射光强，I(λ)表示紫外光穿过浓度为X和光程为L的待测气体后的光强，s(λ)为气体的吸收截面，L*s(λ) *X称为光学密度。 

ii.DOAS技术

    DOAS（差分吸收光谱）是一种利用气体分子的吸收光谱高精度计算气体浓度的技术，由德国Heidelberg大学环境物理研究所的Ulrich Platt教授首先提出。

DOAS技术的基本原理是利用待测分子的窄带吸收特性来鉴别分子，并根据窄带吸收强度反演出分子的浓度。将分子的吸收截面看成是两部分的叠加，其一是随波长缓慢变化的部分，构成光谱的宽带结构，其二是随波长快速变化的部分，构成光谱的窄带精细结构， 

如下式：

?(λ)＝?0 (λ)＋?r(λ)

其中?(λ)是分子的吸收截面，?0(λ)是吸收截面随波长缓慢变化的部分，?r (λ)是吸收截面随波长急剧变化的部分。

    DOAS方法的原理就是在吸收光谱中剔除光强随波长缓慢变化的部分，而只留下随波长快速变化的部分，然后用快速变化部分去反演气体的浓度，从而可以避免因为光源温漂或衰减、粉尘干扰、其他气体干扰等因素引起的测量值波动和漂移。 

iii.光学技术平台 

    分析仪采用如下光学技术平台来获得紫外吸收光谱，该技术平台由光源、气体室、光纤和光谱仪（含光阑、全息光栅、线阵检测器）等光学组件构成，如图：

    光源发出的紫外可见光经光学视窗进入气体室，被流经气体室的被测样气所吸收，携带被测样气吸收信息的光经透镜汇聚后耦入光纤，经光纤传输送入光谱仪进行分光、采样，得到气体的吸收光谱。

    通过对光谱进行分析，可以分析出气体中相关组分的浓度。 

四、分析仪简介  

    仪器构成model3750烟气分析仪由光源、气体室、光谱仪、HMI模块、接口板、氧传感器模块（或氧化锆模块）、温度传感器等部件以及扩展模块（CO检测、CO2检测）组成：

 其中：

光源：可产生检测需要的190-500nm紫外光。其关键参数为光源寿命和可用紫外光波长范围，分析仪采用高性能、长寿命紫外脉冲氙灯；

气体室：也称流通池，被测气体将恒定的流量流过，吸收紫外光，以便获取吸收光谱。其关键参数为光程和耐腐蚀能力；

光谱仪：接收来自气体室的气体吸收后的紫外光，实现分光及光谱采集。关键参数为灵敏度（特别是紫外波段）、分辨率和温漂；

氧传感器：采用电化学手段，测量氧气浓度；

温度传感器：采集样气的温度和压力，用于将测量成分浓度转化为标态下的浓度；

HMI模块：实现通过吸收光谱计算成分浓度的化学计量学算法，以及人机交互；

接口板：提供开关量、模拟量输入输出，提供RS232、485等通讯接口。