三(san)、技術原理  

 i.紫外吸收光譜

    電磁輻射（光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)）與(yu)原子(zi)(zi)(zi)(zi)和分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)之間的(de)(de)(de)相(xiang)互(hu)作用(yong)是(shi)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)檢(jian)(jian)測技(ji)術的(de)(de)(de)基礎， 目前已經(jing)發展(zhan)出中(zhong)紅外吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)、近紅外吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)、紫(zi)外/可見(jian)(jian)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)、紫(zi)外熒(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)、原子(zi)(zi)(zi)(zi)發射光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)、原子(zi)(zi)(zi)(zi)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)、原子(zi)(zi)(zi)(zi)熒(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)、X射線熒(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)等檢(jian)(jian)測技(ji)術。紫(zi)外吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)檢(jian)(jian)測技(ji)術的(de)(de)(de)基礎是(shi)，紫(zi)外光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)與(yu)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)相(xiang)互(hu)作用(yong)時被分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)導(dao)致(zhi)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)能的(de)(de)(de)變化(hua)，由于不同分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)內部電子(zi)(zi)(zi)(zi)能級的(de)(de)(de)躍遷能量和幾率的(de)(de)(de)不同，使(shi)得不同分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)具有特(te)征吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)，可見(jian)(jian)，紫(zi)外吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)是(shi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)在紫(zi)外波段吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)能力的(de)(de)(de)定量描(miao)述。通常用(yong)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)截面來描(miao)述單位分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)紫(zi)外吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)：

典型氣(qi)體吸(xi)(xi)收(shou)截面(mian)通過(guo)吸(xi)(xi)收(shou)光譜可(ke)分析分子(zi)濃度(du)，其測量原理就是Beer-Lambert定律(lv)：

I(λ) =I0 (λ) exp(-L*s(λ) *X)

式(shi)中，I0(λ)表(biao)示波長為(wei)λ的光的入射光強，I(λ)表(biao)示紫外光穿過(guo)濃度為(wei)X和光程為(wei)L的待測(ce)氣體后的光強，s(λ)為(wei)氣體的吸收(shou)截面(mian)，L*s(λ) *X稱為(wei)光學密(mi)度。 

ii.DOAS技術

    DOAS（差(cha)分吸(xi)收光(guang)譜）是一種(zhong)利用(yong)氣體(ti)分子的吸(xi)收光(guang)譜高精度計算氣體(ti)濃度的技(ji)術，由德國Heidelberg大學環(huan)境物理研究所的Ulrich Platt教授首(shou)先提(ti)出。

DOAS技術的(de)(de)基本原理是利用待測(ce)分(fen)子的(de)(de)窄(zhai)帶吸(xi)收特性來鑒(jian)別分(fen)子，并根據窄(zhai)帶吸(xi)收強度反演出分(fen)子的(de)(de)濃度。將分(fen)子的(de)(de)吸(xi)收截(jie)面看成(cheng)(cheng)是兩部(bu)分(fen)的(de)(de)疊(die)加，其(qi)一(yi)是隨波長緩慢變化的(de)(de)部(bu)分(fen)，構(gou)(gou)成(cheng)(cheng)光譜的(de)(de)寬帶結構(gou)(gou)，其(qi)二是隨波長快速(su)變化的(de)(de)部(bu)分(fen)，構(gou)(gou)成(cheng)(cheng)光譜的(de)(de)窄(zhai)帶精(jing)細結構(gou)(gou)， 

如下(xia)式：

?(λ)＝?0 (λ)＋?r(λ)

其中?(λ)是(shi)分(fen)(fen)子的吸收截面，?0(λ)是(shi)吸收截面隨波長緩慢變(bian)化的部(bu)分(fen)(fen)，?r (λ)是(shi)吸收截面隨波長急劇變(bian)化的部(bu)分(fen)(fen)。

    DOAS方(fang)法的(de)(de)原理就是在吸收光(guang)譜(pu)中剔除光(guang)強隨波長緩慢變(bian)化的(de)(de)部分(fen)，而(er)只留下隨波長快(kuai)速變(bian)化的(de)(de)部分(fen)，然后用快(kuai)速變(bian)化部分(fen)去反演氣體(ti)的(de)(de)濃度(du)，從而(er)可以避免因為光(guang)源(yuan)溫漂或衰減、粉(fen)塵干(gan)擾、其他氣體(ti)干(gan)擾等因素引起的(de)(de)測量值波動和漂移。 

iii.光學技術平臺 

    分析(xi)儀采用如(ru)下光(guang)(guang)學技(ji)術平臺來獲得紫(zi)外吸(xi)收(shou)光(guang)(guang)譜(pu)，該技(ji)術平臺由光(guang)(guang)源、氣(qi)體室、光(guang)(guang)纖和光(guang)(guang)譜(pu)儀（含光(guang)(guang)闌、全(quan)息(xi)光(guang)(guang)柵、線陣檢測(ce)器）等光(guang)(guang)學組(zu)件構成(cheng)，如(ru)圖(tu)：

    光(guang)源發出的紫外可見光(guang)經(jing)光(guang)學(xue)視(shi)窗進入(ru)(ru)氣(qi)體室(shi)，被(bei)流經(jing)氣(qi)體室(shi)的被(bei)測(ce)樣(yang)氣(qi)所吸收(shou)(shou)，攜帶被(bei)測(ce)樣(yang)氣(qi)吸收(shou)(shou)信息的光(guang)經(jing)透鏡匯(hui)聚后耦(ou)入(ru)(ru)光(guang)纖，經(jing)光(guang)纖傳輸送入(ru)(ru)光(guang)譜儀進行分光(guang)、采樣(yang)，得到(dao)氣(qi)體的吸收(shou)(shou)光(guang)譜。

    通過對光譜(pu)進行(xing)分(fen)析(xi)，可以分(fen)析(xi)出氣(qi)體中相關(guan)組分(fen)的濃度。 

四(si)、分析(xi)儀簡(jian)介  

    儀(yi)器(qi)構成model3750煙氣分析儀(yi)由光(guang)源、氣體室、光(guang)譜(pu)儀(yi)、HMI模(mo)塊(kuai)、接(jie)口板(ban)、氧傳感器(qi)模(mo)塊(kuai)（或氧化鋯模(mo)塊(kuai)）、溫度傳感器(qi)等(deng)部(bu)件以及(ji)擴(kuo)展模(mo)塊(kuai)（CO檢(jian)測、CO2檢(jian)測）組成：

 其中：

光(guang)源(yuan)：可產(chan)生(sheng)檢測需要的(de)190-500nm紫外光。其關(guan)鍵參數為光源壽命(ming)和(he)可用(yong)紫外光波長(chang)范圍，分析儀采(cai)用(yong)高性(xing)能、長(chang)壽命(ming)紫外脈沖氙燈；

氣體室(shi)：也稱流(liu)通池，被(bei)測氣體將恒定(ding)的流(liu)量流(liu)過(guo)，吸(xi)收紫外光，以(yi)便獲取吸(xi)收光譜。其(qi)關(guan)鍵(jian)參數為光程(cheng)和耐腐蝕能力(li)；

光譜儀(yi)：接(jie)收來自(zi)氣(qi)體室的氣(qi)體吸(xi)收后(hou)的紫外(wai)光，實現分(fen)光及光譜采集(ji)。關鍵(jian)參數為靈敏度(du)（特別(bie)是紫外(wai)波段）、分(fen)辨率(lv)和溫漂；

氧傳感器：采用電化學(xue)手段(duan)，測量氧氣濃(nong)度；

溫度傳感器：采集樣氣的(de)溫度和壓力，用于(yu)將測量成分濃度轉(zhuan)化為(wei)標態下(xia)的(de)濃度；

HMI模塊：實現通過吸收光譜(pu)計算成分濃度的化學計量學算法，以(yi)及人機交互(hu)；

接口板：提(ti)供(gong)(gong)開關量、模擬量輸入(ru)輸出，提(ti)供(gong)(gong)RS232、485等通訊接口(kou)。