东亚电波TOA-DKK大气一氧化碳测量装置的工作原理和产品特性

物理基础
CO 在中红外 4.65 µm 处有强的基频吸收峰，其吸光度 A 与浓度 C 满足朗伯-比尔定律：
A = ε·l·C
ε 为分子吸收系数，l 为光程。TOA-DKK 采用长光程 200 mm 多次反射怀特池，将 l 提高到 2 m，检测下限 < 0.05 ppm。

气体滤波相关（GFC）技术
为消除水蒸气、CO₂ 等交叉干扰，仪器在参比侧装入纯 CO 气室（Correlation Cell）。斩波器以 30 Hz 交替切换“样气+CO 参比"和“纯氮+CO 参比"，同步检测两路吸收差值 ΔA，从而“锁定"仅 CO 产生的信号。该方案使交叉灵敏度 < 0.5 %FS。

恒温与压力补偿
光声池工作温度 50 ℃ ± 0.1 ℃，由 PID 温控器驱动半导体 TEC；压力传感器实时补偿至 1013 hPa 基准，保证 ±1 % 读数精度。

校准策略
• 两点校准：零点（催化除 CO 空气）、跨点（10 ppm CO/N₂）
• 动态校准：内置质量流量控制器（MFC）可按 US-EPA 40 CFR Part 58 Appendix A 要求，每 168 h 自动执行一次 20 %、40 %、60 %、80 % 阶梯校准，并生成 R² 线性报告。

性能参数（APSA-370-CO）
| 项目 | 指标 | 备注 |
|---|---|---|
| 量程 | 0-1/2/5/10 ppm 四档可调 | 手动或 RS-232 指令 |
| 检出下限 | 0.05 ppm | 2σ，30 min 平均 |
| 线性误差 | ≤ ±0.5 %FS | 全量程 |
| 24 h 零点漂移 | ≤ ±0.1 ppm | 25 ℃ |
| 80 % RH 湿度影响 | ≤ ±1 %FS | 带 Nafion 干燥管 |
| 响应时间 T90 | < 60 s | 含采样管线 |
| 数据记录 | CF 卡 2 GB，CSV 格式 | 可存 5 年 1 min 数据 |
| 模拟输出 | 4-20 mA，0-1 V，绝缘 | 负载 500 Ω |
| 数字接口 | RS-232/485，Modbus-RTU | 选配 Ethernet |
| 功耗 | 150 VA | AC 100-240 V |
| 尺寸/重量 | 430 × 540 × 177 mm / 18 kg | 19'' 3U 半宽 |

环境适应性
• 工作温度 -5-45 ℃，0-95 %RH（无冷凝）；
• 内置 0.1 µm PTFE 过滤器，可 30 天免维护，亦可外接 PM2.5 旋风切割器；
• 防爆版本 PG-350-CO 通过 ATEX Zone 2 IIC T4 认证，适用于石化厂界监测。

自我诊断与远程运维
• 光强衰减、斩波器相位、温控偏差、流量异常、校准气耗尽等 16 项自检；
• 运行日志、报警履历实时上传 FTP；
• 支持日本 M-SCOPE 云平台，手机端查看 GIS 浓度分布。

气路
采样探头 → 加热管线（50 ℃）→ 旋风切割器（可选）→ Nafion 干燥管 → 精密过滤器 → 红外池 → 抽气泵（膜片式，寿命 10 000 h）→ 排气。全程流量 0.8 L/min，由 MFC 闭环控制。

电气
• 主控板：32-bit ARM Cortex-M4 + FPGA 逻辑协处理；
• 光源：MEMS 黑体辐射源，10 000 h 免维护；
• 探测器：PbSe 热电制冷，制冷 ΔT 45 ℃，降低噪声 5 倍；
• 电源：PFC 宽压 90-264 V AC，内置 UPS 15 min 缓冲。

机柜
前开门设计，内部模块化滑轨，5 min 完成灯源/探测器更换；前门 7'' TFT 触屏，UI 支持日、英、中三语。

固定站房
• 屋顶采样口距地 ≥ 3 m，无局地污染源；
• 采样总管为 PFA 4/6 mm，伴热 50 ℃；
• 零气发生器（Model 111）输出 < 0.02 ppm CO，用于零点和跨度检查；
• 校准气采用 NIST traceable 10 ± 0.2 ppm CO/N₂，每 6 个月更换。

便携巡检
PG-300-P-CO 内置锂电池 6 h 续航，重量 4.5 kg，随机附带可伸缩 3 m 采样枪，现场 2 min 出数。

日本环境省大气背景站
APSA-370-CO 与 CH₄、CO₂、O₃ 集成在 20'' 集装箱内，海拔 1 000 m，数据实时传回 NIES（国立环境研究所），用于东亚温室气体通量反演。

北京冬奥会场馆空气质量保障
20 套 PG-350-CO 部署在、滑雪场，赛时 30 s 数据上传云端，与交通管控联动。实测 0.3-0.9 ppm，满足 WHO 24 h 平均 4 ppm 标准。

石化厂界 VOC-CO 协同监测
在大型炼化一体化基地，采用 GAS-8000-CO-H（高湿型）+ FID VOC 分析仪，通过 Modbus-TCP 接入 DCS，实现 VOC 超标溯源至 CO 不燃烧。