光搏监测仪

11月28日，激光超声波可视化检测仪技术在西安航空基地正式通过科技成果鉴定。这一技术的国产化，填补了业界空白，大大缩小了与世界发达国家在无损检测仪器研发与生产方面的差距，是我国无损检测领域的一项重大突破。 　　无损检测在各制造行业的品质管理中，一直扮演着举足轻重的角色。其中，超声波检查因其安全、经济、简便而得到了广泛应用，但无法对任意复杂形状以及非金属物体内部缺陷实现高效、直观地检测。随着碳纤维复合材料、陶瓷基复合材料等新型材料的广泛应用，航空工业也得到了前所未有的发展，但迄今对这些新型材料的无损检测还缺乏有效的手段。 　　由西安金波检测仪器有限责任公司研发的激光超声波可视化检测仪，成功突破了无损检测领域中的这一世界科研难题。该检测仪的问世，对任何形状物体及绝大多数材料的内外部探伤，小到电子元器件，大到飞机机身部分均可进行无损检测，并可在高温、有毒等恶劣环境下工作。使用激光超声波可视化检测仪对飞机机翼、火车车轴等高速运载工具部件以及发电设备、压力容器等产品进行定期检查，可以最大限度地延长其安全使用寿命，避免重大事故的发生。 　　如果传统的超声波无损检测技术被比喻为“收音机”技术，则激光超声波可视化无损检测技术就属于“电视机”技术。激光超声波可视化检测仪由检测单元和激光单元组成，可简单地将超声波的传播过程可视化，并根据波形变化检查出被测物体内部或表面的损伤，通过计算机屏幕清晰、实时地观察。由于激光超声波可视化检测仪技术实现了无损检测的可视化，对物体内部存在的缺陷及损伤的识别变得非常容易，且可防止无损检测中经常发生的漏检和误判。 　　金波公司研发的“激光超声波可视化探测仪”，是西安航空基地入区企业科技创新的典型范例。西安航空基地具有集飞机设计研究、生产制造、试飞鉴定、教学为一体的航空产业体系，同时具备各类与航空产业有关的高科技研发群，对于“激光超声波可视化检测仪”的使用、推广、乃至产品改良都提供了得天独厚的广阔空间与平台。依托激光超声波可视化检测仪，目前西安航空基地已成立无损检测服务平台与工程技术研发中心，先后为近百家西安航空基地入区企业及国内航空、航天、军工、核电、电力领域企业提供服务，出具检测报告80余份，解决了众多目前无法解决的难题，大大提高了我国的无损检测技术水平，进一步提升了航空产品的可靠性与安全性。

受益于国家对环境污染治理的重视以及工业固定资产投资的稳定增长，公司经过十年的已发展已经成为分析监测仪器行业的龙头企业 由于具备雄厚的技术储备以及丰富的产品线，公司构筑了较强的竞争壁垒。 　　十年成就分析监测仪器行业龙头企业 　　公司的主营业务是研发、生产和销售应用于环境监测、工业过程分析和安全监测领域的仪表仪器。公司成立于2002年，由留学归国人员王健、姚纳新创立，经过十年的发展，公司已成为国内分析监测仪器领域的龙头企业。 　　公司发展的驱动因素：环境污染治理和工业固定资产投资 　　环境保护作为我国的一项基本国策，日益得到人们重视。我国环境管理的基础比较薄弱，作为环境保护基础的环境监测仪器不能完全满足发展的需求，存在广阔的成长空间。2000年全国环境污染治理投资仅1015亿元，而其中环境监测仪器占比仅0.47%，而到2010年，全国环境污染治理投资仅6654亿元，而其中环境监测仪器占比达到了1.65%，十年间环境监测仪器市场规模增长了21倍。环境监测仪器市场容量的快速增长也带来了公司环境监测业务的快速成长空间，2008-2011年该项业务复合增速超过30%，市场占有率也从1.78%增长到3.08%。“十二五”期间，随着国家对环境监测行业的政策支持和资金投入，我国环境监测仪器市场仍将会保持着快速增长速度。 　　环境控制要求越来越严格、采用先进技术手段节能降耗、走资源节约之道路，是高能耗、高污染企业生存发展的必经之路。工业企业可以通过工业过程分析系统，实时监测，实现生产过程的优化控制，实现节能减排的目标。工业过程分析仪器的购臵支出是下游行业固定资产投资的重要组成部分。2006-2010年，我国第二产业固定资产投资增速基本稳定在22.8-28%之间，下游行业固定资产也推动了工业过程分析仪器市场容量的不断扩大，2007-2010年，工业过程分析仪器市场规模平均增速为16.49%，公司市场占有率基本稳定在6-7%。 　　技术领先、丰富的产品线构筑竞争壁垒 　　公司一直将自主研发作为公司的发展核心，经过多年的积累，建立了以IPD(集成产品开发)和CMMI(能力成熟度模型集成)为基础的研发体系，形成了一支经验丰富，创新能力强，跨学科的研发团队 并逐步掌握了光谱类、分析化学类、色谱类、电化学类、光纤传感类等分析技术平台，开发出了技术先进、适应性强、具有自主知识产权的系列产品。 　　环境监测系统、工业过程分析系统和安全监测系统是客户工艺控制、安全生产、环境保护的重要技术手段，客户需求千差万别。依靠充足的技术储备，公司充分利用本土化优势，能够直接为行业用户提供个性化解决方案。同时公司利用掌握的关键技术，进行应用开发，在较短时间内实现进口仪表无法满足的特殊需求。 　　从该行业的市场参与主体来看，国外知名分析仪器厂商在国内大多以前端的、标准化分析仪器和配件产品的推广和销售业务为主，主要供应厂商包括西门子、ABB、日本横河、仕富梅(SERVOMEX)、日本岛津、美国赛默飞世尔等十余家 国内企业主要从事后端的系统集成和运营服务工作。与主要竞争对手雪迪龙、先河环保相比，公司产品线更为丰富，业务领域涵盖工业过程分析、环境监测、数字环保，还包括安全监测、实验室仪器，而先河环保、雪迪龙业务领域相对单一。 　　公司自创建以来一直高度重视技术创新，目前公司在废气污染源监测系统废水污染源监测系统、激光在线气体分析系统、紫外在线气体分析系统等多个领域技术水平已经达到国际先进水平，在环境空气质量监测系统、地表水质监测系统、智能气体报警仪、数字环保信息系统等领域技术水平已达到国内先进水平。同时，公司在垃圾焚烧废气污染源监测系统、低量程废水污染源监测系统等领域已处于产品完善阶段，这些技术研制成功能够保障公司技术储备，维持技术优势。 　　依靠强大的技术研发能力，公司不仅产品线丰富，服务体系更为完善，能够提供远程诊断、经销商培训等服务形势，形成了“自主知识产权的核心设备+综合化信息管理系统+完善的运营维护”三位一体的全方位优势，并充分利用本土化的营销和服务资源，为客户提供定制化行业解决方案，构筑了较高的竞争壁垒。 　　“丹纳赫之路”刚起步 　　环境监测和过程分析仪器仪表行业属于技术密集型产业，涵盖众多专业子行业，但单个子行业市场规模较小，进入新领域，需要较长培育期来积累技术和经验。通过跨行业、跨领域的收购兼并，可以快速进入某个细分市场，获取新产品的技术储备和客户资源，节约大量的市场推广费用和研发成本。 　　国际仪器仪表巨头丹纳赫的成长之路 　　从国外公司的发展看，收购兼并已经成为仪器仪表行业企业成长的一个重要途径。美国热电和丹纳赫是分析仪器行业内的龙头公司，他们就是通过不断地收购兼并其它公司来保持企业持续快速的发展。美国热电从1967年上市，已经历了超过250多宗并购，通过兼并收购，使其成为了行业的领导者 而国际仪器仪表行业的龙头-丹纳赫，成立于1969年，自20世纪80年代中后期开始，公司以1个/月的速度收购企业，目前拥有超过六百家子公司，公司在所属的各行业均处于领先地位。 　　丹纳赫的并购战略，可以概括为在高利基细分子行业中，寻找可收购公司，收购后运用其独有的DBS系统进行整合，创造附加价值，实现共同成长。 　　公司“丹纳赫之路”刚起步 　　从市场参与者来看，国外厂商主要有西门子、ABB、日本横河、仕富梅(SERVOMEX)、日本岛津、美国热电等公司，国外厂商在分析仪器领域发展历史悠久，技术实力雄厚，在高端分析仪器和传感器等精密配件的市场竞争中优势明显，多以前端、标准化分析仪器和配件业务为主，系统集成业务为辅， 而国内企业起步较晚，整体技术基础薄弱，产品的测量精度和稳定性存在一定差距，主要从事后端的系统集成和运营服务工作，少数企业也从事分析仪器制造业务，但以中低端仪器为主。目前环境监测和过程分析仪器仪表市场没有出现在该市场占据绝对主导地位的厂家，市场呈分散化形态。目前规模相对较大的企业有聚光科技、德国西门子公司、宇星科技公司等。国内企业普遍规模小、人才分散、技术分散、资源分散，依靠自身发展难以实现公司规模的快速发展，对外并购扩张成为成长壮大的必由之路。 　　我们测算2011年公司各子公司贡献的净利润占公司净利润30%左右，收购兼并企业对公司盈利能力的提升还是比较显著。分析公司的并购战略，上市之前的收购兼并多以获得客户资源为主，如2007-2010年的收购兼并基本都是销售型企业，2011年上市以后，公司资金实力、品牌影响得到加强，客户资源也有了积累，公司收购企业开始转向生产型企业，收购目的以丰富产品线。技术储备为主，公司扩展从重视渠道建设，储备客户资源为主转向丰富产品线、储备技术。因此，我们判断未来公司兼并收购的对象将以生产型、拥有技术优势的企业为主。同时，我们也注意到北京吉天、荷兰BohnenBeheerB.V收购PE水平分别达到了8.4倍、26倍，在目前的市场环境下，收购成本较高，“丹纳赫”快速扩张的模式难以简单复制，我们认为公司处于成长的初期，整合能力以及融资能力目前还不具备快速扩张的基础，需要时间积累，适度扩展将更为理性。 　　投资建议 　　目前，分析监测仪器行业竞争格局基本稳定，毛利率相对稳定，高细分子行业市场规模有限，行业发展比较平稳。在不考虑兼并收购的情况下，我们预计2012-2014年公司营业收入分别达到9亿、10.46亿、11.98亿，实现每股收益分别为0.52元、0.61元、0.72元，综合来看公司估值水平不具优势，考虑到“小非”解禁的压力，给予公司“中性”投资评级。

激光痕量气体监测仪的新进展：性能和噪音分析（Recent progress in laser?based trace gas instruments: performance and noise analysis ，J. B. McManus M. S. Zahniser D. D. Nelson J. H. Shorter S. C. Herndon D. Jervis M. Agnese R. McGovern T. I. Yacovitch J. R. Roscioli， Appl. Phys. B (2015) 119:203–218）摘要我们用一些近来的数据回顾了使用中红外量子级联激光器，带间级联激光器和锑化二极管激光器的发展。这种监测仪主要用于高精度和高灵敏度测量大气中的痕量气体。在高性能软件的控制下，利用吸收光谱进行快速扫描，集成和高精度拟合。通过中红外波段，实现了出色的灵敏度。Aerodyne监测仪证明了在自然情况下痕量气体的测量精度达到1012级别，可实时测量CO2，CO，CH4，N2O和H2O的同位素。我们还描述信号处理方法，以识别和降低测量噪音。光谱信息分析的原理是将光谱加载到数组中并利用滤波片，傅立叶分析，多元拟合和成分分析进行处理。我们提供一个仪器噪音分析的实例，噪音是由电子信号与光干涉条纹混合形成。引言随着各种中红外单片固态激光器的问世，使用基于中红外激光仪器，对大气痕量气体的高精度测量已经成为常规，包括量子级联激光器（QCL），带间级联激光器（ICL）和基于锑化物的二极管激光器（TDL）。在3μm附近的波长范围内有缺口，但现在，设计人员有更多选择，在3μm附近的波长区域频率使用混合技术。在本文中，我们回顾Aerodyne Research，Inc.（下称ARI）公司使用中红外激光监测仪测量不同的痕量气体，并达到高灵敏度和/或高精度水平。这些仪器基于快速扫描和精确光谱拟合的直接吸收光谱，在高性能软件的控制下，在中红外波段，利用长光程，在减压情况下，通过热电冷却的激光和探测器实现出色的灵敏度。这里介绍了两种仪器：单激光仪器，光程长度最大为76 米；双激光仪器，光程长度最大为210 米。通过仔细选择波长，我们可以用单激光器同时测量多种气体。根据吸收率来说，仪器噪音在1 s的平均值为?5×106，可以测量1012级别大气中的气体]。这些仪器可以在多种环境中使用，包括实验室，偏远现场和移动平台（如卡车，轮船和飞机）。ARI公司仪器介绍及其性能一般来说，对于高浓度气体，几毫米的测量光程可能就足够了；但对于痕量气体来说，则需要数百米光程。Aerodyne气体监测仪仪器使用中红外快速频率扫描，直接吸收光谱并进行精确光谱拟合。仪器在减压池中利用较长吸收光程的新型红外激光源，对多种气态分子提供灵活而直接的高精度测量。光谱仪的基本配置比较简单：首先是激光源，然后是多反腔，最后是探测器。图1显示了这种装置。多反腔有确定的路径长度，符合标准的激光可以传输到检测器，对样品气体的测量基于比尔-兰伯特定律。在许多情况下，激光扫描气体出现多个吸收峰，从而测量多个不同气体。让两道或更多激光通过吸收室，或者使用单个检测器时分复用，可以测量更多的气体。Aerodyne监测仪尽可能使用反射光学元件，光学系统几乎没有色散。通过选择不同波段激光和激光驱动，选择峰值灵敏度不同的检测器来匹配，测量给定单一气体或一组气体。对于不同的测量目的，选择不同的吸收光程。一般多反腔的光程为7–76 米，一般使用宽带透镜；对于浓度非常低的气体，210米光程的窄带高反射率透镜可以提高灵敏度。仪器的优化在过去的几年中，我们持续对仪器进行了改进，比如使用了新型的电流驱动器，它提供了QCL高顺从电压情况下的低噪音电流。我们还设计了低噪音激光驱动和其他电子设备，降低整个系统的噪音。使得平均1s采样情况下，吸收噪音为?5×106，在均时100 s具有更高的精度，这相当于约5×10-7的最终吸收噪音。很多因素使得噪音超过检测器限度，特别是窄带电子噪音和光学干涉条纹。中红外激光微量气体仪器由Aerodyne Research，Inc.生产的操作软件“ TDLWintel”控制，让每条激光可以设置为时分复用。TDLWintel可控制监测仪的操作并实时处理数据。两种激光电流斜率由TDLWintel定义，然后对检测到的信号采样（16位A / D在?1-1.5 MHz下运行），同步求平均，基于HITRAN参数以及测得的温度和压力的曲线，与计算出的吸收值拟合，可以对多达16种气体混合比实时记录。数据可以以10Hz采样频率记录，最大有效数据率由泵抽速和吸收池的大小决定。实验过程中一些情况，比如阀门开关或背景消减，也可由TDLWintel软件控制。我们展示了单激光（76米光程）和双激光监测仪（76米或者210米光程）的气体测量噪音结果（平均1s），分别在表1和表2中，测量噪音为以空气中的混合比表示，同时提供了噪音的不确定性。根据不同的吸收路径和测量情况，吸收噪音最佳的结果在1s内约为?5×106。仪器适用在各种环境中，无论是在实验室还是在野外实验中。野外现场包括偏远位置或在移动平台（例如轮船，卡车和飞机）上。我们在最近20年在许多野外现场使用过这些仪器。在过去的几年中，Aerodyne “移动实验室”已配备了多种气相仪器（单激光和双激光监测仪）以及测量颗粒物和较重的有机化合物配套仪器。如测量天然气中的甲烷排放，或者测量两种气体示踪物（例如，亚硝酸盐氧化物和乙炔），移动实验室可以直接开到附近，测量示踪气体以及甲烷。另外，通过测量乙烷（常见天然气的成分），我们可以区分来自天然气设施的甲烷和来自生物来源的甲烷。仪器的噪音分析 了解测量噪音源对于保持仪器性能水平至关重要，通常将重点放在最终的噪音源分析和讨论上，例如探测器噪音，激光噪音或散射噪音。其他噪音源，统称为“技术噪音”，可能来自光学和电子方面，并可能是噪音的主要来源。而在在短时间尺度上的噪音可能是更长的时间范围的漂移。不同的噪音源可能表现出不同的功率谱密度（PSD），例如检测器噪音，而Johnson噪音通常具有平坦的PSD（即白噪音），而激光噪音会表现出闪烁噪音（1 / f PSD）。噪音可能会在频谱中产生随机波动，或者它可能具有窄带频率。另一个复杂因素是信号处理算法对噪音信号的响应。对于Aerodyne，混合比噪音是对噪音信号，以及压力和温度变量中多元拟合的结果。了解和减少噪音的第一步是使用Allan–Werle方差工具分析混合比噪音图（方差作为平均时间的函数）以及功率谱，并将噪音划分类型。Allan-Werle方差工具是一种通用工具，可以评估短时噪音和平均时间极限。按类型划分噪音有助于指示其来源。三种常用噪音包括是暗噪音，轻噪音和成比例噪音。 “暗噪音”（即，在检测器被堵塞的情况下报告的混合比）包括检测器噪音，基本电子（Johnson）噪音以及其他多余的电子噪音。“轻噪音”（正常光照水平但吸收深度很小）包括所有暗噪音加激光噪音（1/f，即闪烁噪音和散射噪音），激光驱动电流噪音（产生幅度波动）和干涉条纹的变化。 “比例噪音”（吸收深度较大时看到的多余噪音）包括激光驱动电流噪音，压力和温度噪音以及峰值位置运动结合调谐率误差。频谱数组处理将频谱分解为许多部分，并显示出较多变量。通常应用于频谱数组的处理工具包括减去偏移量，平均值，拟合度，统计量度，变量[p]，[q]或这两者的傅立叶变换，相关性，和主成分分析。尽管有很多处理的实例，但是很难提出一个通用的分析方法，帮助我们了解所看到的一切。即使我们“解剖”光谱并找到大的干涉条纹，这不一定意味着干涉条纹是多余噪音的来源，比如干涉条纹不动或它们的频率太高而无法影响拟合。为了确定，我们需要确定导致多余的噪音因素，该因素的短期波动应与混合比的波动匹配。我们通过一个噪音分析的例子说明了分析过程。结果表明，多余噪音是由两种波的混合，即光学干涉条纹和电子信号混合导致的，产生的低频成分，明显影响混合比的测定，而任一单一波则对结果几乎没有影响。结论 我们对当前Aerodyne Research，Inc.生产的微量气体激光测量仪器进行了综述。提供了一组气体，以及同位素比的测量结果。仪器在性能上的改进包括降低了电源和激光驱动噪音。另外，制造工序变得更加精简。目前吸收噪音在1s内达到?5×106。然而，为获得最佳性能，仍然需要对噪音做进一步的探索。本文中的实例显示，多余噪音是由两种波的混合，由光学干涉条纹和电子信号混合导致。仪器的相关优势1. 持续对仪器的改进及噪音的分析，测量痕量气体的精度更高，测量气体达到ppt级别，甚至在10Hz的频率仍然保持极高的精度；2. 一次同时测量多种气体，消除了多台仪器测量时气体产生的系统误差并大大提高效率；3. 仪器适用于多种环境，满足实验室测量，野外远程测量和移动测量需求。 欲了解该产品的更多特点，欢迎咨询联系澳作生态仪器有限公司