[发明专利]带自动量程校准的便携式红外气体分析仪及校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及测控领域，尤其涉及一种带自动量程校准的便携式红外气体分析仪及校准方法。

背景技术

气体分析仪是一种测量气体成分的流程分析仪表。在很多生产过程中，特别是在存在化学反应的生产过程中，仅仅根据温度、压力、流量等物理参数进行自动控制常常是不够的。由于被分析气体的千差万别和分析原理的多种多样，气体分析仪的种类繁多。常用的气体分析方法主要有：红外吸收法、紫外吸收法和傅里叶红外法。

傅里叶红外法测量仪器属于高温测量原理需要进行其实的保温处理且需要提供外部辅助计算装置，因此体积大、重量轻，不适合用在便携式测量仪中；紫外吸收法仪器虽然精度较高但其中的关键部件(紫外光灯)不适合时断时续的工作且体积大、发热量高也不太适合便携式携带。因此目前使用的便携式分析仪大多采用电化学原理的传感器，但其缺点十分明显：一方面，其监测范围受限；监测范围不能超过其暴露能力范围；不能负荷超载，否则影响它的准确性，传感器也相应地时常处于饱和状态；另一方面，当气体浓度低于常规范围，会削弱反映的信号，加上环境噪声干扰，使仪器读数不准确，从而降低了仪器的准确性和分辨率。

另外，利用氧化还原反应产生电流是电化学传感器的基本工作原理，而这种原理对于绝大多数气体都是成立的，而现实检测环境中几乎不存在单一气体，因此必然导致待测气体交叉影响。这种交叉影响目前只能通过实验室数据进行固定修正，而没有根本的解决方法，从而导致其精度真实性降低。其次，由于设备采用氧化还原反应原理，待测气体浓度越大，氧化反应越剧烈，设备消耗相应也就越大。如果经常检测高浓度气体，传感器每次只能分析几分钟后就失效，大大影响了整体工作进度，并提高检测成本。再次，由于传感器以前曝光的时间和温度(Arrhenius Law)相互交叉影响，从而导致NO传感器的零点漂移，而这种零点漂移，不能单一通过温度补偿来解决，从而降低了NO气体的检测精度。特别是浓度较高的一氧化碳对二氧化硫的影响，高浓度二氧化硫对一氧化氮的测量影响非常大，从而导致这两种气体的检测精度较低。

传统的电化学传感器只能通过外供被测气体通过消耗传感器实现标定，无法自动标定。而现场标定需要提供各种标准气体，不便于使用。而红外吸收法的分析仪器，作为气体分析设备，工业烟气(样气)不能直接进入分析仪器，需要外部提供预处理装置和仪器标定装置。这样的外置标定装置一般体积庞大，且需要组装调试，不利于携带。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种带自动量程校准的便携式红外气体分析仪及校准方法，用于解决目前采用电化学分析原理的便携式分析仪器,仪器的准确性和分辨率较低、使用成本高、不便于携带的问题。

本发明提供的带自动量程校准的便携式红外气体分析仪的校准方法，包括

c.构建不同指定浓度的气体环境，并获取对应浓度下的输出电压值；

d.利用如下公式获取环境变化导致的偏移增量：

(vm·vc0)(vm0·vc)=e-a×cb+Δd]]>

其中，a、b为线性化修正系数；v_m0为浓度为零时，检测仪输出的电压值；v_c0为浓度为零时，参考标定状态下输出端电压值；v_m为待定气体浓度下，参考标定状态下输出电压值；v_c为待定浓度下，检测仪输出的电压值，c为气体浓度，Δd为因实际环境变化导致的偏移增量；

e.根据偏移增量对测量结果进行自动校准。