1 概述

EF-2000紫外气分析仪（OEM）是针对国内外环保、工业控制现场在线气体分析自主研发的气体分析仪产品。该分析仪基于紫外吸收光谱技术和化学计量学算法，能够测量SO₂、NOx、O₂、NH₃、Cl₂、O₃、H₂S、HCL等气体的浓度，具有测量高、可靠性高、响应时间快、适用范围广等特点，各项指标达到或超过国内外同类产品，可广泛应用于环保在线监测、工业控制、安全监测等场合。 EF-2000烟气分析仪

2 技术原理

2.1 紫外吸收光谱

电磁辐射（光）与原子和分子之间的相互作用是光谱检测技术的基础，目前已经发展出红外吸收光谱、近红外吸收光谱、紫外吸收光谱、原子发射光谱、原子吸收光谱、质谱、X射线荧光光谱等检测技术。紫外吸收光谱检测技术的基础是，紫外光与分子相互作用时被分子吸收导致光能的变化，由于不同分子内部电子能级的跃迁能量和几率的不同，使得不同分子具有特征吸收光谱，可见，紫外吸收光谱是分子在紫外波段吸收能力的定量描述。通常用吸收截面来描述单位分子的紫外吸收光谱：典型气体吸收截面通过吸收光谱可分析分子浓度，其测量原理就是Beer-Lambert定律： I(λ) = I₀ (λ) exp( - L * s(λ) * X) 式中， I₀(λ)表示波长为λ的光的入射光强，I(λ)表示紫外光穿过浓度为X和光程为L的待测气体后的光强，s(λ)为气体的吸收截面，L * s(λ) * X称为光学密度。

2.2 DOAS技术

DOAS（差分吸收光谱）是一种利用气体分子的吸收光谱高计算气体浓度的技术，由德国Heidelberg大学环境物理研究所的Ulrich Platt教授首先提出。 DOAS技术的基本原理是利用待测分子的窄带吸收特性来鉴别分子，并根据窄带吸收强度反演出分子的浓度。将分子的吸收截面看成是两部分的叠加，其一是随波长缓慢变化的部分，构成光谱的宽带结构，其二是随波长快速变化的部分，构成光谱的窄带精细结构，如下式： si (λ)＝si 0 (λ)＋si r(λ) 其中si (λ)是分子的吸收截面，si 0 (λ)是吸收截面随波长缓慢变化的部分，si r (λ)是吸收截面随波长急剧变化的部分。DOAS方法的原理就是在吸收光谱中剔除光强随波长缓慢变化的部分，而只留下随波长快速变化的部分，然后用快速变化部分去反演气体的浓度，从而可以避免因为光源温漂或衰减、粉尘干扰、其他气体干扰等因素引起的测量值波动和漂移。

2.3 光学技术平台

分析仪采用如下光学技术平台来获得紫外吸收光谱，该技术平台由光源、气体室、光纤和光谱仪（含光阑、全息光栅、线阵检测器）等光学组件构成，如图：光源发出的紫外可见光经光学视窗进入气体室，被流经气体室的被测样气所吸收，携带被测样气吸收信息的光经透镜汇聚后耦入光纤，经光纤传输送入光谱仪进行分光、采样，得到气体的吸收光谱。通过对光谱进行分析，可以分析出气体中相关组分的浓度。

3 分析仪简介

3.1 仪器构成

EF-2000烟气分析仪由光源、气体室、光谱仪、HMI模块、接口板、氧传感器模块（或氧化锆模块）、温度传感器等部件以及扩展模块（CO检测、CO2检测）组成：其中： l 光源：可产生检测需要的190-500nm紫外光。其关键参数为光源寿命和可用紫外光波长范围，分析仪采用高性能、长寿命紫外脉冲氙灯； 气体室：也称流通池，被测气体将恒定的流量流过，吸收紫外光，以便获取吸收光谱。其关键参数为光程和耐腐蚀能力； 光谱仪：接收来自气体室的气体吸收后的紫外光，实现分光及光谱采集。关键参数为灵敏度（特别是紫外波段）、分辨率和温漂； 氧传感器：采用电化学手段，测量氧气浓度； 温度传感器：采集样气的温度和压力，用于将测量成分浓度转化为标态下的浓度； HMI模块：实现通过吸收光谱计算成分浓度的化学计量学算法，以及人机交互； 接口板：提供开关量、模拟量输入输出，提供RS232、485等通讯接口。下图为分析仪内部布局：

3.2 主要功能

n 利用紫外吸收光谱和化学计量学算法测量气体浓度并实时显示，通过RS232、RS485、4-20mA将浓度实时输出； n 可实现手动和自动事件触发（如定时时间、外部开关量输入等）的校零、校量程； n 开关量、模拟量输出/输入可灵活配置，实现与外部控制系统等的良好配合； n 每个气体（除O2外）均支持大小两个量程，双量程间可自动、手动或外部触发切换，量程比达到10:1； n 在气体室透镜受到样气污染导致能量衰减时，支持自动光谱能量调节； n 支持通过GPRS远程配置、远程诊断分析仪；

3.3 技术规格

SO2量程	小量程为50ppm，量程为100%，支持双量程，量程比达到1:10
NO量程	小量程为50ppm，量程为100%，支持双量程，量程比达到1:10
O2量程	25％，电化学或氧化锆
线性度	±1.5% F.S.
示值误差	< 5%
重复性	< ±0.5% F.S.
零点漂移	< ±2% F.S. / 7天
量程漂移	< ±2% F.S. / 7天
工作温度	-10 ~ 50°C
响应时间（T90）	<10秒
尺寸	19" * 3U * 320mm
4-20mA输入接口	2路，可灵活配置，100欧负载