烟气检测研究及发展现状

在大气污染日渐严重的严峻形势之下，人们迫切希望能有效监督各种工业过程进行，减少废气排放量，因此各种气体监测设备应运而生，监测对象和应用的场合千差万别。烟气分析仪是用来测量气体成分及含量的仪器，通常用于检测工业燃料燃烧所产生的污染气体，比如CO，C02，NO，N02，S02，NH3等。通过烟气分析仪对燃烧产生的CO含量进行检测，可以计算出燃烧效率，利于节能生产；对其它气体的浓度测量，既便于给出排放废气标有说服力的依据，也便于定量的治理污染气体排放。

烟气分析仪按使用方式进行分类可分为在线式和便携式两种。所谓在线式监测就是指在不影响生产的条件下，对烟气的含量进行连续，实时的检测，这种检测通常是仪器按照编好的程序进行。相反，便携式烟气分析仪通常用于离线监测，也就是不定时的非连续的测量，需要人工操作，因此正如其名，便携式分析仪通常体积较小，重量较轻且易于携带。按检测原理来划分通常有：电化学检测法，光谱吸收分析法，气相色谱法，半导体传感器分析法，化学发光法等。在诸多的分析方法中，有些虽然能的测量出每种气体的含量，但是由于成本太高，体积太大或实现困难等原因，未得到广泛应用。

目前主流的烟气检测设备所用的原理集中在电化学分析法和光谱吸收法。其中，电化学分析法的优点是：简单，一个传感器对应一种气体，只要测出感应电流或电压的大小就可以推算出气体浓度。但正因其简单性，难以应对较复杂的情况：首先，电化学传感器都使用电解质，不论是固体还是液体的电解质都会存在损耗问题，电解质的蒸发或污染导致传感器信号质量下降。通常空气中都含有被测物质，因此传感器一旦启封就被视为参与了检测，其使用寿命已经开始衰减。一般，其使用寿命只有-N两年，若使用不当则更短。然而更换传感器的费用非常昂贵。另外电解质损耗引起的信号衰减会积累越来越大的误差，不但每次开机都要调零而且度也会下降。而且电化学传感器还存在一个致命问题，即混合气体的交叉干扰问题，比如S02和N02的氧化过程正好相反，互相抵消，导致两种气体同时存在时，测量结果可能都为0或者都接近0。

综上所述，对于混合气体采用电化学法测量存在一定缺陷，基于此出现了多种光谱烟气分析仪，这类烟气分析仪是测量废气含量的主要仪器，国外方面的研究比较成熟，例如德国的MRU烟气分析仪，GRIMM颗粒物检测仪，英国Kane烟气分析仪，芬兰Gasmet便携式FT-IR红外气体分析，荷兰SKALAR连续流动分析仪，法国KIMO烟气分析仪KIGAZ200等，其中以德国的比较突出，应用范围较广；国内使用的烟气分析仪多数来自国外进口，至于国内的研发，也有不少红外光谱分析仪，比如山东青岛的雷博3040烟气综合测量系统，深圳麦德的JY3000+手持式烟气分析仪，但是无论国内外，都缺少能够有效测出N02这一气体的分析仪，其主要原因是由于N02在红外波段几乎没有吸收。

本文针对存在的问题，设计了一种紫外波段气体分析仪，给出了一个简洁的结构框架，可以有效解决N02的测量精度问题；同时在气体分析室方面做了改进，之后在此基础上的提出了一种精度高实用性好的算法，良好的解决了计算精度问题，并且通用性及扩展性良好。后通过实验及数据处理验证了本方案的可行性。

论文的主要内容如下：

(1)介绍紫外烟气分析仪的工作原理。

(2)详细给出了紫外烟气分析仪各个部分的硬件设计。

(3)对其测量原理做了详细的理论分析，总结了过去的一系列算法，提取其中的优点，研究了一种混合迭代算法。

(4)对实测数据进行了检验与分析。

(5)总结全文并提出改进方案。