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日本HORIBA一氧化碳监测仪APMA-380的技术原理

更新时间:2025-07-17点击次数:46
一、产品定位
APMA-380 是 HORIBA 基于交叉调制非分散红外吸收法(Cross-Modulation NDIR)开发的专业一氧化碳连续监测仪,可实时、准确地测量环境空气、稀释烟气或背景气体中的 CO 浓度。仪器覆盖 0–5 ppm 至 0–300 ppm 六段可选量程,检出限低至 0.1 ppm(2σ),满足日本环境省、美国 EPA RFNA-0506-157 及欧盟 MCERTS 对大气背景及污染源 CO 监测的规范要求
二、产品特性
  1. 测量性能
    • 组分:CO(以 ppm 或 mg/m³ 表示)
    • 标准量程:0–5 / 10 / 20 / 50 / 100 / 300 ppm(六段可远程/自动切换)
    • 检出限:≤ 0.1 ppm(2σ,30 min 平均)
    • 重复性:≤ ±1 % F.S.
    • 线性误差:≤ ±1 % F.S.
    • 响应时间(T90):≤ 60 s
  2. 交叉调制 NDIR 技术
    • 采用双检测器补偿结构,实时扣除水汽、CO₂ 及温度漂移带来的基线偏移
    • 电磁阀交替切换样气与参比气进入同一光学池,避免传统双光路机械漂移,实现长期零点稳定。
  3. 光学与气路系统
    • 镀金光学池,反射率 > 98 %,耐腐蚀;
    • 内置电子冷阱(帕尔贴)恒温 45 ℃,防止冷凝;
    • 微粒过滤器 0.1 µm,更换周期 ≥ 3 个月。
  4. 智能操作与通信
    • 7 英寸彩色液晶触摸屏,中文/英文/日文等多语言界面;
    • 内置 32 GB 存储,支持 USB、SD 卡数据导出;
    • 标准接口:RS-232C、RS-485(Modbus RTU/TCP)、4–20 mA、0–1 V;
    • 支持远程诊断与固件升级,减少现场维护。
  5. 低维护设计
    • 预热时间 ≤ 30 min;
    • 交替调制技术减少光学器件污染,漂移 ≤ ±1 ppm / 7 d;
    • 过滤器、参比气瓶更换周期 ≥ 3 个月(常规大气环境)。
  6. 结构与环境适应
    • 19 英寸 4 U 上架机箱,尺寸 430 W × 550 D × 177 H mm,重量 15 kg;
    • 工作温度 5–40 ℃,湿度 ≤ 85 % RH(无凝露);
    • 电源 100–240 VAC,50/60 Hz,功耗 < 150 VA。
三、工作原理
  1. 非分散红外吸收(NDIR)
    特定波长 4.6 µm 的红外光被 CO 分子选择性吸收,符合朗伯-比尔定律:
    A = ε·c·l
    其中 A 为吸光度,ε 为摩尔吸光系数,c 为 CO 浓度,l 为光程长度。
  2. 交叉调制流程
    • 电磁阀以 1 Hz 频率切换:
    – 样气通道:携带 CO 的吸收信号 S₁;
    – 参比通道(高纯氮气):基线信号 S₂;
    • 微处理器实时计算 ΔS = S₁ – S₂,消除光源强度波动、温度漂移及背景气体干扰,实现 ppb 级稳定度
  3. 温度与压力补偿
    • 内置温度/压力传感器,将测量值自动修正至标准状态(0 ℃,101.325 kPa);
    • 可选配外部温湿压模块,满足污染源排放等复杂工况。
  4. 干扰抑制
    • 窄带干涉滤光片半高宽 70 nm,有效抑制 CO₂、CH₄、H₂O 吸收峰交叉干扰;
    • 软件算法对高浓度 CO₂ (> 20 %) 背景进行动态补偿。
四、技术规格一览
表格
项目指标
测量原理交叉调制 NDIR
量程0–5 ppm 至 0–300 ppm(六段)
检出限≤ 0.1 ppm
零点漂移≤ ±1 ppm / 7 d
跨度漂移≤ ±1 % F.S. / 7 d
响应时间T90 ≤ 60 s
样气流量0.5 L min⁻¹ ± 10 %
输出接口RS-232C / RS-485 / 4–20 mA / 0–1 V
电源100–240 VAC,50/60 Hz
功耗< 150 VA
工作环境5–40 ℃,≤ 85 % RH
重量15 kg
五、应用场景
• 城市及区域空气质量自动站背景 CO 监测;
• 固定污染源烟气排放连续监测系统(CEMS)稀释法 CO 测量;
• 隧道、地下车库通风监控;
• 石油化工、冶金、焦化厂过程安全报警;
• 科研实验室气体反应器尾气在线分析。
六、维护与校准
  1. 每日:检查过滤器压差,必要时更换;
  2. 每周:使用 80 % F.S. CO 标准气体进行跨度校准;
  3. 每季度:清洁光学池窗口,检查密封圈;
  4. 每年:由中国计量院或 HORIBA 授权服务中心进行整机计量校准,出具符合 ISO/IEC 17025 的证书。
七、总结
APMA-380 以交叉调制 NDIR 技术为核心,结合双检测器补偿、动态温压修正及智能通信接口,实现了 CO 监测的高精度、低漂移与低维护。其 ppb 级灵敏度和多量程灵活切换,使其成为环境背景、工业过程及科研领域 CO 连续监测的可靠选择

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