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1 第三章 直接测量式及DOAS原理CEMS 授课老师： 本章主要内容 3.1 直接测量(in-situ)式CEMS基本情况 3.2 直接测量式CEMS介绍 3.3 采用DOAS技术的直接测量式CEMS结构介绍 3.4 直接测量式CEMS的标定校准方法 3.5 日常维护及常见故障处理 重点与难点 重点： 直接测量式CEMS的基本构成及特点、直接测量 式CEMS 采用分析仪的基本分析原理。 难点： 直接测量式CEMS的基本构成及分析原理。 3.1 直接测量(in-situ)式CEMS基本情况 直接测量(in-situ)式CEMS一般有以下两类： 一类传感器安装在探头端部，探头直接插入烟道，使用电化学或光电传感器，测量较小范围内污染物浓度(相当于点测量，如氧化锆法测量烟气含氧量)； 另一类传感器和探头直接安装在烟道或管道上，传感器发射一束光穿过烟道，利用烟气的特征吸收光谱进行分析测量，可以归为线测量，可以采用红外/紫外/差分光学吸收光谱/激光等技术。 3.2 直接测量式CEMS介绍 3.2.1 直接测量式CEMS的结构类型 根据探头的构造不同，直接测量式(CEMS可以分为内置式(图3-1)和外置式(图3-2)；根据光线是否两次穿过被测烟气可分为双光程和单光程；有采用探头和光谱仪紧凑相连的一体式结构，也有将探头和光谱仪分开的分体式结构，探头和光谱仪之间采用光纤进行光信号传输。 由于内置式和外置式结构探头有不同的特点(表3-1)，可以根据不同现场工况条件选择使用。 直接测量式CEMS的结构类型 直接测量式CEMS的结构类型 直接测量式CEMS介绍 3.2.2 直接测量式CEMS测量原理 目前，直接测量式CEMS(SO2、NOx)从测量原理 可以分为三类： 单波长法； 双波长法； 差分吸收光谱法(DOAS)。 3.2.2.1 单波长法 单波长法又称为绝对波长法或峰值吸收法，它通常适用于单组分的测量。所谓单组分是指试样中只含有一种被测成分，或者在混合物中待测组分的吸收峰波长并不位于其它共存物质的吸收波长处。一般情况下，短波长处干扰较多，较长波长处，无色物质干扰较小或不干扰。 据朗伯比尔定律，在最大吸收峰处，气体浓度c可由公式(3-1)来进行计算。在给定波长处，某一物质的K值为常数，根据书上公式，便可由所测得的It。计算出该物质的浓度.。 单波长法 从以上说明和公式，单波长法存在以下问题： (1) 粉尘干扰 粉尘导致透过光强J。变化，使测量结果不准确。 (2) 仪器老化 仪器老化导致原始光强J。变化，使i贝0量结果不准确 (3) 交叉干扰 目前采用单波长原理的仪器基本都是采用滤光片来实现的，一般滤光 片的带宽在20～30nm，探测器测量的L是这个波段内光强的积分值。 在CEMS领域，这个带宽内，一般都会有干扰。干扰导致透过光强，。 变化，使测量结果不准确 (4) 校准周期 仪器老化和光路污染均可导致原始光强J。变化，因此需要通过频繁的 校准来校正。 (5) 光路污染 光路污染导致原始光强变化，使测量结果不准确。 3.2.2.2 双波长法 双波长法是利用选取的两波长处的吸收系数差值与吸收度差值的比值来分析计算被测物质的浓度。选取实测吸收曲线上的两个波长λ 1和λ 2 ，计算出被测物质吸收度在两波长的差值A(λ 1 )一A(λ 2)；然后根据标准吸收曲线上同样的两个波长，计算这两个波长处标准吸收系数的差值K(λ 1 )一K(λ 2 )。比较吸收系数在两波长的差值K(λ 1 )一K(λ 2 )和实测吸收度在两波长的差值A(λ 1 )一A(λ 2 )计算出被测物质的浓度。（公式见书P36页 ） 双波长法 从原理而言，双波长存在以下问题： (1) 粉尘干扰 粉尘导致透过光强I i(λ1 )和I i(λ2 )变化，由于是在 两个波段，而粉尘散射对光强的衰减在不同波段是不同的，因 此会导致A(λ1)一A(λ2)随粉尘浓度变化而变化； (2) 仪器老化仪器老化导致原始光强I0(λ1 )和I0(λ2 )变化，