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激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀技術(shù)
現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)（in-situ）分析測(cè)量工業(yè)過(guò)程氣體成分含量，在世界工業(yè)領(lǐng)域中顯得越來(lái)越重要。
現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)氣體分析測(cè)量也是復(fù)雜工業(yè)過(guò)程和排放最重要的領(lǐng)域之一。特別是用戶(hù)對(duì)低含量和高精度氣體分析測(cè)量的需要，也要求氣體分析儀制造商采用更新、更先進(jìn)的技術(shù)。
滿(mǎn)足此需要是挪威納斯克公司開(kāi)發(fā)激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀的主要目的。納斯克公司能提供基于獨(dú)特技術(shù)、比傳統(tǒng)氣體分析產(chǎn)品更具優(yōu)越性能的一系列激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀。
激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)過(guò)程和排放氣體測(cè)量新領(lǐng)域。通過(guò)先進(jìn)的固態(tài)二極管激光技術(shù)、光學(xué)解決方案、光譜學(xué)和堅(jiān)固的工業(yè)設(shè)計(jì)等獨(dú)特技術(shù)，激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀能工作在無(wú)來(lái)自其它氣體交叉干擾影響情況下。過(guò)程壓力可達(dá)5 bar，溫度超過(guò)1600℃。
- 測(cè)量原理
激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀是光學(xué)儀器，從溫度穩(wěn)定、單模二極管激光器發(fā)射激光到發(fā)射器直徑方向相對(duì)的接收器上。二極管激光器工作在室溫附近。
傳統(tǒng)在線(xiàn)(on-line)分析儀如紅外（IR）在線(xiàn)分析儀通常受來(lái)自其它氣體成分（包括粉塵、水分背景成分等）交叉干擾影響，此問(wèn)題在探測(cè)含量很低時(shí)，顯得越來(lái)越嚴(yán)重。對(duì)照采用寬帶光譜過(guò)濾的傳統(tǒng)IR紅外在線(xiàn)分析儀，激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀采用在近紅外光譜范圍內(nèi)的單線(xiàn)光譜技術(shù)。
單線(xiàn)光譜測(cè)量技術(shù)基于在近紅外區(qū)域內(nèi)對(duì)被測(cè)氣體單吸收線(xiàn)的挑選。通過(guò)對(duì)所選吸收線(xiàn)光譜分析，使得在所選吸收線(xiàn)波長(zhǎng)內(nèi)無(wú)其它氣體的吸收線(xiàn)（無(wú)交叉吸收干涉）。然后，通過(guò)調(diào)節(jié)二極管激光器溫度和驅(qū)動(dòng)電流，將二極管激光器頻率調(diào)整對(duì)應(yīng)到氣體的單吸收線(xiàn)。激光光譜寬度相應(yīng)調(diào)整到比被測(cè)氣體單吸收線(xiàn)光譜寬度更窄。通過(guò)改變二極管激光器的電流，包含單吸收線(xiàn)的激光波長(zhǎng)被掃描發(fā)射出來(lái)。
在激光掃描發(fā)射期間，作為波長(zhǎng)的一個(gè)特性，接收單元探測(cè)到的光強(qiáng)度將發(fā)生變化，且此變化僅僅是來(lái)自于激光器與接收器之間光通道內(nèi)被測(cè)氣體分子對(duì)光線(xiàn)的吸收。探測(cè)到的單吸收線(xiàn)的形狀和尺寸，用來(lái)計(jì)算發(fā)射器和接收器之間的氣體含量。其它氣體的吸收線(xiàn)不會(huì)出現(xiàn)在所選波長(zhǎng)范圍內(nèi)，因此不會(huì)對(duì)單吸收線(xiàn)產(chǎn)生干擾，從而影響氣體含量測(cè)量。
激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀不受過(guò)程氣體中分水、粉塵或視窗上污染物等吸收影響，這是由于氣體含量的計(jì)算是基于獨(dú)特單吸收線(xiàn)尺寸和形狀，因此實(shí)現(xiàn)了更可靠的測(cè)量，并減少了維護(hù)的需要。
- 安裝
由于其小而堅(jiān)固的機(jī)械單元，激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀很容易安裝。由三個(gè)基本單元組成：
發(fā)射單元，帶吹掃、調(diào)整機(jī)構(gòu)、DN50安裝
接收單元，帶吹掃、調(diào)整和標(biāo)定機(jī)構(gòu)、DN50安裝
電子單元，帶顯示器
發(fā)射和接收單元通過(guò)自身法蘭直接裝配到焊接在管道或煙道上的DN50/PN10或PN16法蘭上，也可在它們之間插入帶法蘭閥門(mén)（推薦球閥）。安裝時(shí)需聯(lián)一臺(tái)PC電腦到分析儀電子單元上，運(yùn)行服務(wù)軟件來(lái)進(jìn)行。
光學(xué)視窗、不銹鋼法蘭和吹掃機(jī)構(gòu)建立了過(guò)程氣體和分析儀的接口。為了防止粉塵和其它污染物在視窗上的聚集，需用干且無(wú)油壓縮空氣、氣體（一般為氮?dú)猓┗蝻L(fēng)扇連續(xù)吹掃。
分析儀的調(diào)整通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)射器和接收器的法蘭來(lái)進(jìn)行。防止在安裝和維護(hù)時(shí)過(guò)程氣體泄露的閥（推薦球閥）可安裝在過(guò)程氣體和法蘭之間，這些閥也保護(hù)了視窗。
- 維護(hù)
堅(jiān)固的工業(yè)設(shè)計(jì)和連續(xù)吹掃，使得激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀維護(hù)非常容易、維護(hù)工作量相當(dāng)少（幾乎接近于免維護(hù)）。由于無(wú)運(yùn)動(dòng)部件在儀器中，因此預(yù)防性維護(hù)有限到只需目測(cè)檢查和清潔光學(xué)視窗。經(jīng)驗(yàn)顯示維護(hù)周期通常超過(guò)三個(gè)月且簡(jiǎn)單到只需清潔光學(xué)視窗。由于關(guān)鍵的參數(shù)已被內(nèi)部檢測(cè)，若需在推薦的維護(hù)周期以外進(jìn)行維護(hù)，儀器會(huì)給出提醒。
- 標(biāo)定
激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀出廠時(shí)已標(biāo)定好，首次使用無(wú)需標(biāo)定，重標(biāo)定至少在六個(gè)月或幾年以后才需要。由于分析儀所采用的先進(jìn)技術(shù)，標(biāo)定非常容易。可通過(guò)向接收單元內(nèi)置的“流體通過(guò)單元”吹入標(biāo)定氣進(jìn)行標(biāo)定，因此可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)標(biāo)定，無(wú)需拆下發(fā)射和接收單元。標(biāo)定通過(guò)PC來(lái)進(jìn)行，標(biāo)定過(guò)程非常容易——運(yùn)行在PC中的服務(wù)軟件完成全部的計(jì)算任務(wù)。也可選用標(biāo)定管離線(xiàn)標(biāo)定。
- 輸入和輸出信號(hào)
激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀提供三種主要?dú)怏w含量輸出信號(hào)，作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：
4-20 mA模擬量輸出測(cè)量值、500 Ω Max.，隔離。
電子單元上的顯示（LCD）：氣體含量、光強(qiáng)、警告和錯(cuò)誤信息
電子單元上RS 232口
選項(xiàng)：光纖信號(hào)輸出測(cè)量值（同步ASCII格式）
- 服務(wù)軟件
激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀包含發(fā)射器、接收器和電子單元。在安裝、維護(hù)和標(biāo)定時(shí)通過(guò)RS 232和PC 電腦通訊，也可通過(guò)MODEM和PC遠(yuǎn)程通訊。分析儀服務(wù)軟件特別設(shè)計(jì)，用來(lái)完成所有必須的操作，如設(shè)置輸出范圍、氣體溫度和壓力、光通道長(zhǎng)度等。
- 總結(jié)
激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)分析儀具堅(jiān)固的設(shè)計(jì)，并采用了目前世界最先進(jìn)技術(shù)。因此適合于高精度排放測(cè)量和過(guò)程控制應(yīng)用。包含以下特征：
連續(xù)、現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)測(cè)量
高靈敏度和高精度
響應(yīng)時(shí)間一般小于2秒
可選的測(cè)量范圍
可選的輸出單位
工作在0.1到5 bar壓力，氣體溫度超過(guò)1600℃
容易安裝
極少而又簡(jiǎn)單的維護(hù)需要
內(nèi)置吹掃、標(biāo)定機(jī)構(gòu)
無(wú)需進(jìn)行氣體采樣預(yù)處理
無(wú)其它氣體交叉干擾（不受粉塵、水分、背景成分等影響）
視窗上粉塵和污物對(duì)測(cè)量無(wú)影響

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