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从起源到现在深度剖析高温傅里叶红外多气体分析仪的发展历程
发布时间:2018-07-20   点击次数:759次
     高温傅里叶红外多气体分析仪作为应用的在线分析技术,已广泛应用于钢铁、冶金、石化、环保、生化、水泥、航天等各个领域。自1957年第一台国产热导型CO2在线气体分析仪应用开始,到上世纪80年代随着石化、化肥、钢铁、电站等大型装置的全套引进,国外先进的高温傅里叶红外多气体分析仪进入中国,并得以广泛应用。从上世纪90年代起,随着传感器技术、微电子技术和计算机技术的应用,模块化、小型化、数字化和智能化的高温傅里叶红外多气体分析仪取得了显著发展。高温傅里叶红外多气体分析仪更以其可靠性高、准确性好、实时性快、便于维护成为广泛应用的在线分析仪器。  
    高温傅里叶红外多气体分析仪正常使用时,需要考虑背景气体和工作环境对仪器分析的影响。由于背景气体中可能含有与待测组分特征吸收谱带有交叉重叠的其他组分,因此通常会使用样品处理、软件扣除、加装滤室或加装带干扰组分分析模块来消除这种影响。多数高温傅里叶红外多气体分析仪还会采用参比通道设计来提高仪器的稳定性。高温傅里叶红外多气体分析仪需要定期通过标准气体的标定来确保仪器测量的准确度。  
    由于环境温度和样品温度都会对测量产生影响,部分专业的高温傅里叶红外多气体分析仪生产厂家会采用高温恒温控制测量气室来消除这种影响。由于大气压力会改变样品气密度,从而改变气体的红外吸收率,因此采用样品气直排的红外气体分析仪会受到大气压力的影响,部分专业的高温傅里叶红外多气体分析仪生产厂家会采用加装大气压力测量元件,通过测量大气压力来补偿这种影响。目前多数高温傅里叶红外多气体分析仪生产厂家还会通过软件处理来提高测量线性化范围,抗交叉干扰技术、自动标定功能、修正温度、修正压力、修正漂移来确保仪器的可靠性、稳定性及准确度。  
    随着红外光谱技术的日趋成熟,“在线分析”“自动化”及“系统集成”作为在线分析仪表的发展理念,将被各个生产厂家发展到新的应用高度,而传感技术元件和执行机构的智能化则是发展的重点。  
    在对于分析检测器的研究和应用中,微流量传感器的检测方式将以其所消耗样品少,系统误差小、稳定性好,更适  用于过程分析而成为气体检测器发展应用的主要方向。而检测器的特殊封装技术使得检测器成为独立的整体,更加方便的与样品和参比气室连接。集成检测信号放大回路和嵌入式系统的发展可以提高分析仪器的灵敏度,使得极微量组分的测量成为可能,同时极大地减小仪器的体积。  
    在新型器件的研究和应用中,近红外光谱和傅里叶变换红外光谱在过程分析的突破将会成为红外光谱技术发展的有力补充。利用介于可见光和中红外光谱之间的近红外光谱,不仅加速了其在传统石油化工的油品调和应用上的持续发展,同时也使得其在传统色谱分析应用的天然气行业应用中有所突破,可实现C1~C5的应用分析。而利用连续波长的红外光源经过傅里叶变换,得到样品单光束光谱的傅里叶变换红外光谱,使得其在垃圾焚烧等需要多组分在线分析的应用成为可能。  
    在网络通信的研究和应用中,目前绝大多数在线分析仪器大多具备RS232或RS485通信接口,有些还具备Ethernet端口。既可输出4~20mA模拟信号,又可实现与工艺过程控制的DCS控制连接。目前国外品牌大多会将Modbus或Profibus作为现场总线通信的选择,发展集约化,模块化,统一规格的现场总线数据通信,发展与计算机控制系统同步的高速网络接口,将成为高温傅里叶红外多气体分析仪网络化研究的主要方向。  
    在远程维护的研究和应用中,目前SIEMENS和ABB等国外品牌都已实现远程维护,高温傅里叶红外多气体分析仪可通过在现场直接上网,厂家的技术人员可通过远程控制实现仪器的使用及在线故障判定,从而为用户提供及时准确的服务和维修信息。  
    在分析软件技术的研究和应用中,通过智能化技术,化学计量学软件技术,滤光处理及峰谱的数据处理技术,使得高温傅里叶红外多气体分析仪的抗交叉干扰分析,多组分红外光谱分析、傅里叶红外光谱分析都成为了可能,并取得了重要的突破。  
    在模块化组合技术的研究和应用中,通过采用包括红外检测模块在内的多元化传感器组合,共用一个微计算机技术处理平台,实现多种气体组分的同步测量,通过信息融合及计算软件的应用,确保了样品的准确性分析及实时性响应。  
    在并行检测技术的研究和应用中,随着用户对在线分析应用的认可及推广,用户对同一样品采用多个同样检测器测量,再通过智能处理系统对测量结果进行数据融合处理及筛选,以提高在线分析的可靠性和准确度的要求日趋强烈,并行检测技术将得到极大地发展及推广。而微流量检测器和分析仪模块小型化的实现,也使得并行检测技术的应用成为了可能。  
    综上所述,作为工业过程控制应用广泛的仪器,高温傅里叶红外多气体分析仪在继续保持其应用优势的前提下,在提高测量稳定性上,在提高分析仪准确度上,在确保分析仪使用的安全性,在方便仪器的易维护性,在提高分析仪的功能成套化,在优化数据处理及信息传输上都会有长足的进步和发展。
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