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激光氣體現(xiàn)場在線分析儀技術(shù)
現(xiàn)場在線（in-situ）分析測量工業(yè)過程氣體成分含量，在世界工業(yè)領域中顯得越來越重要。
現(xiàn)場在線氣體分析測量也是復雜工業(yè)過程和排放最重要的領域之一。特別是用戶對低含量和高精度氣體分析測量的需要，也要求氣體分析儀制造商采用更新、更先進的技術(shù)。
滿足此需要是挪威納斯克公司開發(fā)激光氣體現(xiàn)場在線分析儀的主要目的。納斯克公司能提供基于獨特技術(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)場在線分析儀。
激光氣體現(xiàn)場在線分析儀開創(chuàng)了工業(yè)過程和排放氣體測量新領域。通過先進的固態(tài)二極管激光技術(shù)、光學解決方案、光譜學和堅固的工業(yè)設計等獨特技術(shù)，激光氣體現(xiàn)場在線分析儀能工作在無來自其它氣體交叉干擾影響情況下。過程壓力可達5 bar，溫度超過1600℃。
- 測量原理
激光氣體現(xiàn)場在線分析儀是光學儀器，從溫度穩(wěn)定、單模二極管激光器發(fā)射激光到發(fā)射器直徑方向相對的接收器上。二極管激光器工作在室溫附近。
傳統(tǒng)在線(on-line)分析儀如紅外（IR）在線分析儀通常受來自其它氣體成分（包括粉塵、水分背景成分等）交叉干擾影響，此問題在探測含量很低時，顯得越來越嚴重。對照采用寬帶光譜過濾的傳統(tǒng)IR紅外在線分析儀，激光氣體現(xiàn)場在線分析儀采用在近紅外光譜范圍內(nèi)的單線光譜技術(shù)。
單線光譜測量技術(shù)基于在近紅外區(qū)域內(nèi)對被測氣體單吸收線的挑選。通過對所選吸收線光譜分析，使得在所選吸收線波長內(nèi)無其它氣體的吸收線（無交叉吸收干涉）。然后，通過調(diào)節(jié)二極管激光器溫度和驅(qū)動電流，將二極管激光器頻率調(diào)整對應到氣體的單吸收線。激光光譜寬度相應調(diào)整到比被測氣體單吸收線光譜寬度更窄。通過改變二極管激光器的電流，包含單吸收線的激光波長被掃描發(fā)射出來。
在激光掃描發(fā)射期間，作為波長的一個特性，接收單元探測到的光強度將發(fā)生變化，且此變化僅僅是來自于激光器與接收器之間光通道內(nèi)被測氣體分子對光線的吸收。探測到的單吸收線的形狀和尺寸，用來計算發(fā)射器和接收器之間的氣體含量。其它氣體的吸收線不會出現(xiàn)在所選波長范圍內(nèi)，因此不會對單吸收線產(chǎn)生干擾，從而影響氣體含量測量。
激光氣體現(xiàn)場在線分析儀不受過程氣體中分水、粉塵或視窗上污染物等吸收影響，這是由于氣體含量的計算是基于獨特單吸收線尺寸和形狀，因此實現(xiàn)了更可靠的測量，并減少了維護的需要。
- 安裝
由于其小而堅固的機械單元，激光氣體現(xiàn)場在線分析儀很容易安裝。由三個基本單元組成：
發(fā)射單元，帶吹掃、調(diào)整機構(gòu)、DN50安裝
接收單元，帶吹掃、調(diào)整和標定機構(gòu)、DN50安裝
電子單元，帶顯示器
發(fā)射和接收單元通過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（推薦球閥）。安裝時需聯(lián)一臺PC電腦到分析儀電子單元上，運行服務軟件來進行。
光學視窗、不銹鋼法蘭和吹掃機構(gòu)建立了過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，需用干且無油壓縮空氣、氣體（一般為氮氣）或風扇連續(xù)吹掃。
分析儀的調(diào)整通過調(diào)節(jié)發(fā)射器和接收器的法蘭來進行。防止在安裝和維護時過程氣體泄露的閥（推薦球閥）可安裝在過程氣體和法蘭之間，這些閥也保護了視窗。
- 維護
堅固的工業(yè)設計和連續(xù)吹掃，使得激光氣體現(xiàn)場在線分析儀維護非常容易、維護工作量相當少（幾乎接近于免維護）。由于無運動部件在儀器中，因此預防性維護有限到只需目測檢查和清潔光學視窗。經(jīng)驗顯示維護周期通常超過三個月且簡單到只需清潔光學視窗。由于關鍵的參數(shù)已被內(nèi)部檢測，若需在推薦的維護周期以外進行維護，儀器會給出提醒。
- 標定
激光氣體現(xiàn)場在線分析儀出廠時已標定好，首次使用無需標定，重標定至少在六個月或幾年以后才需要。由于分析儀所采用的先進技術(shù)，標定非常容易?？赏ㄟ^向接收單元內(nèi)置的“流體通過單元”吹入標定氣進行標定，因此可進行現(xiàn)場在線標定，無需拆下發(fā)射和接收單元。標定通過PC來進行，標定過程非常容易——運行在PC中的服務軟件完成全部的計算任務。也可選用標定管離線標定。
- 輸入和輸出信號
激光氣體現(xiàn)場在線分析儀提供三種主要氣體含量輸出信號，作為標準信號：
4-20 mA模擬量輸出測量值、500 Ω Max.，隔離。
電子單元上的顯示（LCD）：氣體含量、光強、警告和錯誤信息
電子單元上RS 232口
選項：光纖信號輸出測量值（同步ASCII格式）
- 服務軟件
激光氣體現(xiàn)場在線分析儀包含發(fā)射器、接收器和電子單元。在安裝、維護和標定時通過RS 232和PC 電腦通訊，也可通過MODEM和PC遠程通訊。分析儀服務軟件特別設計，用來完成所有必須的操作，如設置輸出范圍、氣體溫度和壓力、光通道長度等。
- 總結(jié)
激光氣體現(xiàn)場在線分析儀具堅固的設計，并采用了目前世界最先進技術(shù)。因此適合于高精度排放測量和過程控制應用。包含以下特征：
連續(xù)、現(xiàn)場在線測量
高靈敏度和高精度
響應時間一般小于2秒
可選的測量范圍
可選的輸出單位
工作在0.1到5 bar壓力，氣體溫度超過1600℃
容易安裝
極少而又簡單的維護需要
內(nèi)置吹掃、標定機構(gòu)
無需進行氣體采樣預處理
無其它氣體交叉干擾（不受粉塵、水分、背景成分等影響）
視窗上粉塵和污物對測量無影響

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