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光纤光谱仪烟气测量

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SR50C通用微型光纤光谱仪
型号：SR50C

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光纤光谱仪烟气测量

烟气检测也是光谱仪应用中的一个重要分支，其主要采用差分吸收光谱技术（DOAS）。差分吸收光谱技术是一种光谱监测技术,其基本原理就是利用空气中的气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体成分,并根据窄带吸收强度来推演出微量气体的浓度.凭借其低廉且简单的设备装置和出色的监测能力,DOAS技术在国外的大气监测领域内已经被广泛应用。

光纤光谱仪在可见光和紫外线波段广泛用于监测标准污染物O3、NO2、SO2和苯系物等，测量的种类仅限于对该波段的窄吸收光谱线的气体成分，但其对于大气平流层中的易反应气体OH、NO3和HONO的测量十分有效.和其他传统光学监测方法相比，可同时监测多种成分，但是其监测中受水汽和气溶胶影响较大。

光纤光谱仪的烟气测量原理：

根据朗伯比尔定律

A为吸光度，T为透射比(透光度)，是出射光强度比入射光强度。K为摩尔吸光系数，它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关。c为吸光物质的浓度，单位为mol/L，b为吸收层厚度，单位为cm

据此可以根据对监测光吸收程度的不同来监测各污染因子的浓度，但是在应用前，需要考虑大气中存在的瑞利散射和米氏散射所造成的影响来对公式进行一定程度的修正。

为了消除瑞利散射和米氏散射等的影响，在数学上通常采用滤波技术，将包含在大气吸收光谱中由分子吸收引起的光谱变化分离出来。这种数学上的处理是基于：由瑞利散射和米氏散射等引起的光学厚度的变化随波长缓慢变化，而由分子吸收特性引起的光学厚度的变化随波长快速变化。为此将散射引起的光谱变化称为“宽带”光谱(低频部分)，将分子吸收引起的光谱变化称为“窄带”光谱(高频部分)。计算过程中使用高通滤波器将随波长快速变化的“窄带”光谱分离出来，被分离出来的分子吸收光谱用参考光谱进行拟合，来计算出存在于被测大气中的光吸收物质的浓度。这就是差分吸收光谱法的基本思想。

适用范围：

1）适合高湿度、低 SO2、氨逃逸烟气成分分析；

2）各类脱硫脱硝 VOC 脱除设备效率的测定；

3）各种锅炉、工业炉窰的 SO2、NH3、NO、NO2、H2S 排放浓度测定

4) 各种生产工艺废气的烯烃类、芳烃类、醛酮、硫醇硫醚类、胺类酰胺类及杂环类有机物排放浓度测定

工作过程：

1）气体通过烟气预处理装置后，进入气室并从烟气排出端排出；

2）紫外光经过气室（不同种类不同浓度的气体）并被光谱仪接收，进入光谱仪的各个波段的光子数有相应的减少；

3）光子数的变化可以通过计算机以光子数谱线图的形式反映出来，或者直接转化为电信号进行数据处理；

数据处理通过有效的算法对这些数据实时处理后得出各种成分的气体浓度并且通过显示端显示出来。

相关文献表明，选用下列的波长，经过公式推演，可以得到气体的具体浓度：

SO2：271．98nm；

NO2：231．46nm；

NO：225．94nm；

NH3：214．63nm

下图为DOAS系统的基本结构，其中的光学结构为简单的滤波器。

在该系统中，光谱仪推荐使用北京鉴知的SR50C微型光纤光谱仪，该光谱仪光谱范围广，具有高信噪比和高光通量，同时体积小重量轻，适合在各种环境下使用。下面是该产品的具体参数：

	性能指标	参数
探测器	芯片类型	线阵CMOS，滨松S11639
	有效像素	2048
	像元尺寸	14μm *200μm
	感光面积	28.7mm *0.2mm
光学参数	数值孔径NA	0.14
	焦距	≤50mm
	入射狭缝	10μm，25μm，50μm，100μm，200μm
	分辨率	详见型号表
	光纤接口	SMA905，自由空间
电气参数	积分时间	1ms-60s
	信噪比	650：1（4ms）
	数据输出接口	Type-C
	ADC位深	16bit
	供电电源	DC 4.5V to 5.5V （type @5V）
	工作电流	<500mA
其他	工作温度	10°C ~ 40°C
	存储温度	-20°C ~ 60°C
	工作湿度	＜90%RH （不结露）
	尺寸	79mm68mm42mm
	重量	220g

同时，鉴知技术提供专业的售后技术服务，DOAS系统的搭建和数据处理的方式都可以由鉴知的售后服务提供。

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文献贡献者

北京鉴知技术有限公司

白金会员丨第7年

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