模块化气体采样系统

本文介绍了检测沼气成分的五种主要方法:奥氏气体分析法、热催化燃烧检测法、热导元件检测法、气相色谱GC检测法、红外气体分析法，分析了这五种检测方法的特点及其在我国沼气服务体系中的适应性，并总结了目前最适宜我国大中型沼气工程沼气成分监测的分析方法是红外沼气成分分析技术。1、奥氏气体分析法 奥氏气体分析法是一种经典的化学式手动分析方法，该方法是利用溶液吸收法来测定CO、CO2和O2浓度，CH4和H2浓度则在爆炸燃烧法后用吸收法测定，剩余气体为N2。目前传统的奥氏气体分析方法在沼气成分检测中应用较少。针对农村沼气服务体系的特定应用，通常采用检测管法，该方法操作更简便，常用的检测管有H2S、O2、CO2、CO等，但没有直接测量CH4浓度的检测管，CH4浓度是通过计算所得，即100%-[ CO2 ]-[空气]-[H2S]-[ CO ]等，因此存在一定误差。 奥氏气体分析仪具有结构简单、价格便宜、维修容易等优点，常用于CO2、O2、CO、H2、烃类等气体浓度的测定，在实验室里应用广泛。但该仪器长期运行成本高，仅每年购买试剂和玻璃器皿至少要1万多元，且必须对气体进行人工取样，才可在实验室内进行分析，其中分析人员的操作技能和“态度”对分析的精确度也有着较大影响。同时奥氏气体分析仪只能对单一成分逐个进行检测分析，不具备多重输入和信号处理功能，分析费时，操作繁琐，响应速度慢，效率低，难以实时在线地分析现场工况，现逐渐被全自动分析仪器替代。2、热催化燃烧检测方法 热催化燃烧检测方法是利用两只热催化（黑白）元件——补偿元件和桥臂电阻构成惠斯顿电桥加一恒定电压，将铂丝加热到500℃，当遇到空气中的可燃气体时，测量元件在催化剂的作用下，在元件表面发生催化反应，使得温度升高，阻值增大，电桥输出不平衡，以此来测定甲烷浓度。该方法是检测甲烷泄漏最简单、经济的方法，在我国煤矿安全检测领域具有广泛应用。但载体催化元件只能检测0~4％的甲烷浓度，当空气中甲烷浓度超过5％后，元件会发生“激活”现象，造成永久损坏。同时检测设备需要频繁标定，热催化元件的仪器使用寿命一般在1年内，精度较差（10%），而在高H2S条件下，易造成传感器中毒甚至报废，使用寿命大大缩短。3、热导元件检测方法 不同气体的导热系数存在差别，热导元件检测方法就是根据这一特性，来测定气体的体积浓度。沼气的主要成分是CH4和CO2 ，被测沼气的导热系数由CH4和CO2共同决定。对于彼此之间无相互作用的多组分气体,其导热系数可近似地认为是各组分导热系数浓度的加权平均值。因此,根据沼气的导热系数与各组分导热系数之间的关系,就可以实现沼气多组分气体浓度的测定。 目前该检测方法已广泛应用在煤矿瓦斯抽排领域，也可用于沼气中甲烷浓度的测量。但该类型传感器使用寿命一般在2年左右，且该传感器对于低浓度测量，具有较大局限性，如无法测量浓度低于5%的甲烷浓度，如果用于甲烷的泄露报警将会造成较大误差。4、气相色谱GC检测方法 气相色谱GC分析方法是利用气体物理吸附能力的差别，将采样的气体在色谱中分离然后,热导检测器通过热电阻与被测气体之间热交换和热平衡来实现其CH4、CO2、O2等气体浓度的检测，该检测方法分离效能高，对物理化学性能很接近的复杂混合物质都可以进行定性、定量检测，灵敏度较高。气相色谱分析原理示意图 由于柱温与载气对分离结果的具有较大影响，其中柱温对分离结果的影响比载气的大，所以在检测过程中，除了要经常更换色谱柱外，还需要对色谱柱温和载气流速进行适度的调节，以免影响分离结果造成误差。同时色谱价格相对较贵，需要采样，不能实现在线分析。5、红外气体分析方法 当对应某一气体特征吸收波长的光波通过被测气体时，其强度将明显减弱，强度衰减程度与该气体浓度有关，两者之间的关系遵守朗伯一比尔定律，也就是红外光谱检测方法的基本原理。红外气体分析技术作为一种快速、准确的气体分析技术在实际应用中十分普遍。由于该方法是采用物理原理，分析气体不与传感器发生反应，因此传感器使用寿命很长，该类型传感器不仅可以用于测量沼气泄露的低浓度报警，也可以用于高浓度的沼气成分测量。 由上表可知，红外气体分析技术相较于奥氏、热催化、热导元件、气相色谱气体分析技术，具有响应时间快、灵敏度高、使用寿命长、仪器操作方便等优势。但对国内用户而言，红外气体分析技术普遍存在NDIR传感器价格昂贵、维护困难、产品质量参差不齐等问题。针对这些问题，四方仪器对NDIR传感器进行了升级，将红外传感器进行模块化设计，一个传感器对应检测一个气体组分，拆卸维护方便，使得仪器在体积、性能、维护、价格上具有以往仪器无法比拟的优势。 如沼气分析仪（智能便携型）Gasboard-3200Plus，采用自主知识产权的模块化红外传感器，可实现CO、CO2、CH4等多组分气体浓度的快速测量。同时其H2S、O2浓度测量可拓展，流速、流量可采集，体积轻量化，APP终端智能化等创新设计，弥补了沼气成分、流量一台仪器不可同时测量，长距离、大规模沼气项目监测设备不易携带，监测数据获取流程复杂等的不足，可广泛用于生物沼气、污水处理废气和垃圾填埋气体等沼气成分的可靠准确且经济有效的监测。在满足行业标准应用的同时，仪器测量组分还可根据用户需求定制，轻巧便携，实用性大大提高。模块化红外气体传感器工作原理6、结论 在沼气技术服务体系建设中，气体分析仪发挥了十分重要的作用，在选择配置时需要考虑仪器的使用寿命、功能、质量保障体系、实用性、性价比等因素。在奥氏吸收、热导元件、热催化、气相色谱、红外光谱的气体分析仪中，从寿命、功能、实用性等方面考虑，可优先选择红外方法的仪器；如果仅测量甲烷浓度或检测泄露，可以考虑基于热导和热催化原理的仪器；如果用于实验室定性与定量的精准测量，也可以考虑色谱分析方法。 但随着沼气生产和过程控制要求的逐渐提高，不断实现技术创新升级的红外沼气分析仪将逐渐取代奥氏吸收、热导元件、热催化、气相色谱等气体成分检测技术，成为我国大中小型沼气工程沼气成分监测与工艺过程调控必不可少的气体成分监测设备。（来源：沼气圈）

p　　微型光谱仪为什么会获得巨大的成功?不仅是因为光谱仪的小型化，而且是由于模块化概念和光纤的使用。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="01.jpg" style="HEIGHT: 269px WIDTH: 450px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/insimg/b1002693-d88e-4de6-8426-210614b0e78b.jpg" width="450" height="269"//pp style="TEXT-ALIGN: center" 微型光纤光谱仪/pp　　所有的光谱应用系统都可以概括为三个组成部分：光谱仪、光源和采样部件。/pp　　以前，我们搭建一个光谱应用系统时在在设计光路上要花费很多精力、时间和费用，如何将光照射到样品上，如何收集从样品发出的光，再将光有效地耦合到光谱仪中去？每个不同的应用都需要重新设计。/pp　　如果将光源、光谱仪、采样部件都设计成具有标准光纤接口的模块。我们只需要根据应用的需要，譬如工作的波长范围，分辨率，选择适合的光谱仪模块、光源模块和采样部件模块。然后用光纤将光从光源模块引导到采样部件模块，再从采样部件模块的另一端引导到光谱仪(如图所示)，光谱仪再将数字信号传输到电脑。不同的应用只不过是更换不同的光源模块、采样模块、光谱仪模块，无需每次都要重新设计应用系统的光路，只需用光纤将这些模块连接起来即可。由此可见光纤的重要作用。这就是为什么通常将微型光谱仪称为微型光纤光谱仪。光纤的“柔韧可弯曲性”，带来的另一个好处是可以将采样探头带到许多难于抵达的或危险的待测点，实现远程测量。/pp　　不仅如此，在作为核心的光谱仪模块上，除了有光的接口以外，还有电的通信接口，除了把光谱数据输出到电脑以外，电脑还可以向光谱仪下达各种操作和控制指令，设置光谱仪的工作条件，使光谱测量智能化。像孩子们可以用乐高积木模块搭建出各种东西一样，光纤将光谱仪模块它和其它光源模块，采样模块连接在一起，开启了智能的光谱应用的“乐高”时代。电子工程师都熟知在“面包板”上，将各种电子器件连接成完成具备某种功能的系统，现在，我们可以用光纤将各种光学模块连接成一个完整的光谱应用系统，这将引领一场技术革命。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="02.jpg" style="HEIGHT: 319px WIDTH: 450px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/insimg/ef3affb7-27f5-495d-9355-a65bdd32b584.jpg" width="450" height="319"//pp style="TEXT-ALIGN: center"模块化的微型光谱仪应用系统/pp　　strong一、光谱仪模块的选择/strong/pp　　光谱仪根据对响应波段、分辨率、灵敏度、信噪比等要求的不同，也会有不同的型号可供选择。/pp　　对于主要进行近红外光谱检测的客户来说，可以选择装配有InGaAs探测器的光谱仪，这种类型的探测器，对近红外信号的响应，远高于常规的硅基底探测器。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="03.jpg" style="HEIGHT: 200px WIDTH: 300px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/insimg/9fd16553-bf4d-4d2b-a0f7-a345f4ce61ba.jpg" width="300" height="200"//pp style="TEXT-ALIGN: center" 配有InGaAs探测器的近红外光谱仪/pp　　需要检测微弱信号的客户，可以选择面阵探测器的光谱仪，这类探测器，配合相应的光路，可以收集更多的光子，从而提高仪器的灵敏度。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="04.jpg" style="HEIGHT: 300px WIDTH: 300px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/insimg/6da67f6e-c115-45d1-b13e-ba07e35f6e75.jpg" width="300" height="300"//pp style="TEXT-ALIGN: center" 微弱信号检测光谱仪/pp　　高分辨光谱仪，通常有着更大的光学平台和较小的狭缝，能够区分临近的光谱峰位。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="05.jpg" style="HEIGHT: 238px WIDTH: 300px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/insimg/392bb941-3a35-4a9c-8b95-cd446e86a858.jpg" width="300" height="238"//pp style="TEXT-ALIGN: center" 高分辨率光谱仪/pp　　希望获得更高信噪比的用户，装备有深度制冷型探测器的光谱仪会是一个好的选择。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="06.jpg" style="HEIGHT: 263px WIDTH: 300px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/insimg/e360807d-2a4e-44e5-8537-e1903e84884b.jpg" width="300" height="263"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong /strong高信噪比、制冷光谱仪/ppstrong　　二、光源的选择/strong/pp　　光谱检测四个字中“光”对于整个检测而言，重要性不言而喻。一个模块化光谱应用系统大体分为三个部分：光谱仪，光源和采样附件，只需选择对应的模块，就可以实现吸光度、荧光、拉曼等检测。/pp　　模块化光谱仪的优势在于，减少搭建光谱应用系统的时间和费用，不再需要去考虑对于光路的设计，提高了使用的灵活度(使得测试应用不再局限于实验室，在线工业环境、野外等也都能轻松驾驭)，只需要更多其他模块就能实现其他的检测方案。涉及光谱的多种检测方式，如颜色检测、荧光检测、吸光度检测和辐照检测等，都需要在正确光源模块的照射或激发下，通过对样品发散出的光进行收集，并有效耦合到光谱仪中，才能实现一个完整的检测。也就是说，没有稳定光源，整个应用系统的测量是无法完成。光谱仪厂商如何帮助用户挑选到稳定、合适的光源模块满足其检测需求就显得尤为重要。/pp　　不同检测方式，决定了不同光源的挑选。根据不同波长，不同测量意图与输出形式作为参考标准，方便使用者进行选择。/pp　　按照光源的波长进行分类主要分为UV、VIS、NIR波段，即可以分为紫外、可见、红外波段的光源。这里主要针对测量应用目的：校准、激发和照明，对光源进行介绍。/pp　strong　2.1校准光源/strong/pp　　使用氘卤钨灯可以实现在紫外-可见-近红外波段为校准光谱仪系统的绝对响应提供最可靠的数据。结合相关的算法软件，可以精准的确定在210-2400nm波长范围内的光谱绝对强度值。而卤钨灯针对可见光与近红外光谱仪，可覆盖光谱范围350-2400nm。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="07.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/f854cf8e-50f6-403f-a86a-1fd0bcf997b7.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center" 氘卤钨灯/pp　　对于波长校准光源，汞氩灯适用于紫外-可见-近红外区域光谱，可以产生253-922nm的一级汞氩谱线和到1700nm的二级氩透射谱线，从而能够迅速可靠地实施光谱波长校准 氪灯、氙灯和氖灯适用于可见-近红外区域光谱，分别能够产生432-1785nm、452-1984nm、540-754nm范围的透射谱线 氩灯是专为近红外光谱仪设计的波长校准光源，通过产生696-1704nm的低压氩透射谱线，对光谱仪进行波长校准。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="08.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/cdad1280-a7ed-4521-93ad-344da9fc4033.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center" 汞氩灯/ppstrong　　2.2 激发光源：/strong/pp　　使用高闪光频率的脉冲氙灯作为激发光源，波长范围185-2000nm，覆盖了紫外-可见-近红外波段，可应用于比如吸光度检测，通过添加单波长滤光片可实现荧光检测。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="09.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/d44641a1-6f58-45d4-a0ce-4e92b9b6cca0.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center" 脉冲氙灯/pp　　使用LED光源，可以高效耦合光纤，在连续或外部触发模式下专有电子可提高稳定的高电流操作，波长范围为240-700nm，覆盖了紫外-可见光波段，是荧光检测的理想选择。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="10.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/251e7fb4-55e7-4ef2-a49c-eb04e23a546c.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center" LED光源/pp　　使用氘卤钨灯是检测不同光谱范围具有多种特征样品的理想选择，可灵活分析不同样品特性，波长范围为210-2400nm，覆盖了紫外-可见-近红外波段，可应用于吸光度检测，透反射检测。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="11.jpg" style="HEIGHT: 270px WIDTH: 300px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/insimg/d45e2ef2-7bc0-413c-9b82-c418e2cbb59c.jpg" width="300" height="270"//pp style="TEXT-ALIGN: center" 氘卤钨灯/pp　　使用高功率激光光源，激发波长分为532、638、785和1064nm等多种波长，基于其多模二极管激光器产生窄光谱线，优化了激光驱动器和热电冷却性能，其稳定性和性能大大提升，可应用于拉曼检测的激发光源。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="12.jpg" style="HEIGHT: 265px WIDTH: 300px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/861ef25d-0a69-46d0-af61-044075017c30.jpg" width="300" height="265"//pp style="TEXT-ALIGN: left"strong 　　照明光源/strong/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体,楷体_GB2312, SimKai"　　氘卤钨灯光源，覆盖了紫外-可见-近红外波段，可应用于吸光度检测，荧光检测，透反射检测。/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体,楷体_GB2312, SimKai"　　LED光源，覆盖了紫外-可见光波段，可应用于荧光检测。/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体,楷体_GB2312, SimKai"　　氙灯，可覆盖紫外-可见光波段，可应用于吸光度检测，荧光检测和透反射检测。/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体,楷体_GB2312, SimKai"　　卤钨灯，覆盖了可见-近红外波段，波长范围为360-2400nm，可应用于吸光度检测，荧光检测，透反射检测。/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体,楷体_GB2312, SimKai"/span /pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="13.jpg" style="HEIGHT: 225px WIDTH: 250px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/f7cc7e1b-867c-4bc8-ad85-bdf9531e0c93.jpg" width="250" height="225"//ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体,楷体_GB2312, SimKai"/span /ppstrong　　三、采样附件/strong/pp　　采样附件的作用包括：采集光谱信号或者激发能量，传输信号并与样品互相作用。不同的应用，对应的采样附件也有所不同。/pp　strong　吸光度测量：/strong/pp　　a. 高浓度样品：使用短光程的采样池，提供250um，500um等短光程的比色皿及支架 /pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="14.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/56549904-4f7b-4f7a-af6f-c4a88e4ed813.jpg"//pp　　b. 低浓度样品：比如针对低浓度的流动样品，我们可以选择使用长光程的采样池，根据不同的样品浓度还可以选配250cm，500cm等的不同光程；/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="15.jpg" style="HEIGHT: 203px WIDTH: 250px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/1e44c862-0b5d-4678-8b5e-fad6fc5d6c3f.jpg" width="250" height="203"//pp　　 c. 同样针对流动样品的吸光度测试，Z形的样品流通池是比较理想的选择，同时根据测试液体的不同特性(比如腐蚀性较强、酸碱性较强等)、不同的使用环境(工业现场、实验室等)，选择不同材质及不同类型的流通池。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="16.jpg" style="HEIGHT: 226px WIDTH: 152px" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/801419c6-0b07-42e9-90fc-75288d750537.jpg" width="478" height="226"/img title="17.jpg" style="HEIGHT: 148px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/4e510bab-b504-4649-8327-cb2c315a0f11.jpg" width="200" height="148"/ img title="18.jpg" style="HEIGHT: 152px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/b437d279-cfc6-4512-aaea-2de148ffc8fc.jpg" width="200" height="152"//pp　　d. 如果环境温度对测试样品影像比较大，或者需要了解样品在不同温度下的性能差异，就需要采用控温装置对测量样品进行恒温或者变温测试，那一个简单的控温装置就能帮您解决问题。/pp style="TEXT-ALIGN: center"strongimg title="19.jpg" style="HEIGHT: 214px WIDTH: 250px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/ec6912f2-5fff-44bd-8c28-aeeacdde5c99.jpg" width="250" height="214"//strong/ppstrong　　/strongstrong气体吸光度测量/strong：White Cell/pp　　针对气体的吸光度测量，可以选择气密性较好、易存储气体的样品池，等等。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="20.jpg" style="HEIGHT: 200px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/914d2966-3fe2-43d3-be5a-403ff05b4bbc.jpg" width="200" height="200"//pp　　strong 反射测量：/strong/pp　　a. 被测样品状态?液体?固体?/pp　　针对于不同的样品状态,需要选择不同的采样装置.例如:光滑的镜面/平面固体,可以采用标准反射探头和探头支架进行反射率采集(如图) /pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="21.jpg" style="HEIGHT: 194px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/f24c6146-e269-4935-bc6f-848ea5bc9075.jpg" width="200" height="194"/ img title="22.jpg" style="HEIGHT: 159px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/d5c2b82d-7197-4ee6-b5b2-b889bceba70d.jpg" width="200" height="159"//pp　　粉末状或者颗粒状的样品可以放在托盘中使用旋转方式采集平均反射光谱(如图) /pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="23.jpg" style="HEIGHT: 200px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/bcc4d3c2-e2bf-44fd-b618-40b4037ce7c0.jpg" width="200" height="200"//pp　　在一些行业标准要求下，也会选择用积分球进行样品采集(如图) 对于液体样品，常用的方法是将探头固定在静止液面的上方。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="24.jpg" style="HEIGHT: 200px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/d917a63c-ccbf-48d7-a5c8-79b9889cd291.jpg" width="200" height="200"//pp　　b. 被测样品是平面还是曲面?/pp　　对于平面样品，通用的反射采样装置都可以直接使用，根据测样探头放置角度的不同，可测出漫反射或者镜面反射 对于曲面样品，常用的做法是采用显微镜进行固定单点检测。在曲率不大的情况下，曲面反射率检测也可以用曲面探头支架(图)对探头进行固定，从而进行测量。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="25.jpg" style="HEIGHT: 200px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/e8f44b57-e8ea-4c59-bcd8-d74bbdff0247.jpg" width="200" height="200"//pp　　c. 测量镜面反射还是漫反射?/pp　　样品的反射率包括镜面反射和漫反射。如果需要测量漫反射，通用的方法是采用积分球进行样品反射光谱收集。/pp　　如果测量镜面反射，可以使用一些固定角度的支架，如45° 固定支架(图)进行反射测量。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="26.jpg" style="HEIGHT: 200px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/c5ceb3fb-954b-446d-a9d7-73ab553645f5.jpg" width="200" height="200"//pp /pp　　d. 是否需要变角度反射率测量?/pp　　大多数样品进行反射率检测时，都采用固定角度进行检测，如90° ，45° 等。有一些特殊样品如光子晶体，在不同角度进行测试时，反射光谱(或反射率)有明显的变化，此时需要采用可调角度支架及光纤进行反射率测试。/pp　　e. 如何测出稳定/准确的反射率?/pp　　测出稳定/准确反射率需要注意三点：/pp　　1. 稳定：测量支架稳定，包括装载探头的支架本身是稳定的，探头(或其他采样附件)到样品的距离是稳定的。在实验室检测中，可以选择自重较重、有刻度、或者可以机械调节距离的支架来进行检测(图)/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="27.jpg" style="HEIGHT: 339px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/c7aa85a3-06d7-49f4-b4e7-0f5a6ff9773f.jpg" width="200" height="339"//pp /pp　　光源稳定，通常选用卤钨灯光源(图左)， 紫外测量选用氘钨灯光源(图右)/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="28.jpg" style="HEIGHT: 200px WIDTH: 220px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/e7150da7-5a0b-46b1-8f21-d49a7d795678.jpg" width="220" height="200"/ img title="29.jpg" style="HEIGHT: 187px WIDTH: 250px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/a0b74519-c47b-4754-88b6-1595d2b1f594.jpg" width="250" height="187"//pp style="TEXT-ALIGN: center" /pp　　2. 选择合适的参考标准/pp　　不同表面的样品需要选择不同的参考标准，这样测出的反射才会更加准确。例如镜面样品，可选的参考标准为铝镜(左图) 抛光面金属样品或者无机材料，可以选择硅片作为标准(中图) 粉末材料或者粗糙面样品，可以选择PTFE或者硫酸钡作为标准(右图)/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="30.jpg" style="HEIGHT: 220px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/166ef804-8599-4982-818f-7e905fecaf7d.jpg" width="200" height="220"/img title="31.jpg" style="HEIGHT: 200px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/baeddf6a-c80f-43ba-b462-b4ddadc5fd00.jpg" width="200" height="200"/img title="32.jpg" style="HEIGHT: 200px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/3a3de4f3-779a-4faa-a69e-6115e15ba8ec.jpg" width="200" height="200"//pp　　更为精确的反射率测量，还可以选择不同范围的经过标定的材料作为反射标准，/pp　　strong荧光测量/strong：/pp　　a. 什么类型的荧光测量?有机荧光?无机荧光?/pp　　对于有机荧光的激发，常用氙灯加滤光片来选择激发波长(图)，或者用激光器作为激发波长来源 /ppimg title="33.jpg" style="HEIGHT: 183px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/ee16b033-7e1e-4f86-9057-80f04349c28a.jpg" width="200" height="183"/img title="34.jpg" style="HEIGHT: 200px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/6c82f818-49dd-4084-8b8d-d0ecbd0d0782.jpg" width="200" height="200"/img title="35.jpg" style="HEIGHT: 200px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/6fff5e5c-fef6-4eb7-8a80-afb058b7ce69.jpg" width="200" height="200"//pp style="TEXT-ALIGN: left"　　无机荧光可以选用LED光源作为激发光源(图)，主要看样品需要的激发波长的能量值高低。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="36.jpg" style="HEIGHT: 342px WIDTH: 125px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/fe070088-7ee7-4157-8b36-c86fbbdd5393.jpg" width="125" height="342"//pp　　b. 样品是液体还是固体?/pp　　对于液体样品，可以放置入比色皿内进行检测，常用的方法是激发光与发射光接收呈90° ，以避免激发光干扰(左图) 如果是在线荧光检测，也可以选用荧光测量流通池(右图)/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="37.jpg" style="HEIGHT: 250px WIDTH: 250px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/72cfa1ee-627c-4c0d-80d9-fa4cc890e599.jpg" width="250" height="250"/ img title="38.jpg" style="HEIGHT: 250px WIDTH: 250px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/d91a81eb-ba4e-4d82-813c-cdc69287277b.jpg" width="250" height="250"//pp　　对于固体样品，可以采用探头或者积分球的方式进行采样，和测量反射率类似。为避免激发光干扰，可以在探头或积分球连接光谱仪一端加上高通滤光片，将激发光屏蔽，如果是上转换荧光检测，则需要加低通滤光片。/pp　　strong辐射度测量：/strong/pp　　a. 测量什么东西的辐射度?太阳?LED灯?普通光源?/pp　　户外测量太阳辐照度，通常采用余弦校正器接在光纤前端进行测量(图)，也有部分用户使用积分球进行检测，目的都是匀化被测光源，降低光纤晃动引起的测量干扰。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="39.jpg" style="HEIGHT: 105px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/c9ce126e-0c37-4d02-b7bb-d722235e91b5.jpg" width="200" height="105"//pp　　b. 检测视场角要求是什么/pp　　一般光纤的数值孔径是0.22，视场角大约是25° ，余弦校正器可以接受180° ，积分球通常认为是360° 接收角。/pp　　在一些行业内，会有对辐射监测视场角限定的要求。例如在海洋监测领域，对海面反射太阳光/海水辐射的检测会要求限定14° 或其他角度进行监测，此时可以用视场角限定片来固定光纤的接受角度(图)/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="40.jpg" style="HEIGHT: 200px WIDTH: 200px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/noimg/30a6e100-774a-4103-9046-0d663fc1363c.jpg" width="200" height="200"//pp style="TEXT-ALIGN: right" （内容来源：海洋光学）/p

《地块土壤和地下水中挥发性有机物采样技术导则》（HJ1019-2019）提出了地下水采样的几条具体操作要求。（1）洗井低速抽水。开始洗井（采样前洗井，并非成井洗井）时，以低流量抽水，速率应在100~500ml/min，洗井过程应实时测定地下水位，确保水位降幅＜10cm。（2）洗井过程中连续三次测定的水质稳定。记录抽水开始时间，同时洗井过程中每隔5分钟读取并记录pH、温度、电导率、溶解氧、氧化还原电位及浊度，连续三次采样达到以下要求（表1）即可结束洗井。检测指标稳定标准pH±0.1以内温度±0.5℃以内电导率±10%以内氧化还原电位±10mV以内，或在±10%以内溶解氧±0.3mg/L以内，或在±10%以内浊度≤10NTU，或在±10%以内（3）取样过程避免样品与空气接触。地下水洗井和采样都应避免对井内水体产生气提气曝等扰动，尤其是以VOC为分析目标的采样。各种对水体的扰动，都会引起溶解氧的变化和水中挥发性物质的散逸，导致样品分析结果不准确。因此，尽量避免取水全过程中水样与空气的接触。智能化地下水低速采样系统布设在采样井中，通过气囊泵采样、水质参数监控和智能化控制的系统，实现地下水自动化和定制化采样目标，完全符合HJ1019-2019的技术要求。现场布设完成后，即可实现自动化和标准化操作，大大提高了采样效率。主要原理智能化地下水低速采样系统，采用带有泄降控制单元的气囊泵，固定在地下水位以下，水体在水位压力的作用下自动充满气囊。地面智能控制器内的高压充气泵提供气源动力，对泵体内气囊进行挤压，将气囊中的水样提升至地面的水质智能检测单元，对pH、温度、电导率、氧化还原电位、溶解氧和浊度等6个参数进行实时监测。当6个参数的变化符合HJ1019-2019的技术要求时，水样自动流入样品收集器。采样过程中，地下水位的变化由泄降控制单元进行监控，当水位下降超过10cm时，控制器自动停止工作，当含水补给水位恢复到10cm以内时，控制器自动启动采样。水样与空气全过程无接触，气囊和水样管路均采用特定材料，对VOC没有化学吸附，最大程度地保留水样的原来状态。技术优势G.O.Sampler智能化地下水低速采样系统属于创新型产品，多项技术在国内属于首创，具有独特的技术优势。l 完全符合规范HJ1019-2019的标准化采样（低速、无扰动、洗井监测），全过程自动化。l 水位泄降控制单元与气囊泵一体化设计，具有大气压补偿功能，水位测量更准确。l 水路管道均为特定材料，无化学吸附，最大程度保持样品原状。l 采样信息自动记录。l 采样频次和监测频次可调节。l 洗井完成后水质数据可作为现场测量的指标存储和传输。l 多种数据协议接口，兼容第三方数据平台。l 系统维护频率低。主要构成G.O.Sampler智能化地下水低速采样系统主要包括：气囊泵、水位泄降控制单元、水质智能监测单元、智能控制器、管路系统。（1）气囊泵气囊泵（图1）是一种低流速、无扰动式地下水洗井及采样设备，适合于各类地下水尤其是VOC类污染物样品的采集，适于各种大小监测井。泵体内有气囊，上端连接进气管和出水管，分别与控制器和水质智能监测单元连接，全过程空气与水样无接触。气囊泵的应用，可以大大减少洗井水量，与传统的抽水泵洗井采样方式相比，具有低流量、低速率、无扰动的优势。（2）泄降控制单元泄降控制单元用于地下水采样中的水位降幅监测，通过地面的智能控制器内大气压力补偿，获取精准的地下水动态水位。泄降控制单元集成于气囊泵泵体，采用一体化设计，完全实现水位变化与泄降控制的协同自动化。（3）水质智能监测单元水质智能监测单元包括一个特定材料的流速池和多个水质测量传感器，可以对水样中的pH、温度、电导率、氧化还原电位、溶解氧和浊度等6个参数进行实时测量，用于采样条件的自动判定。同时也可以作为地下水水质连续监测的水质数据，为后续地下水水质监测大数据平台提供支撑。（4）智能控制器智能控制器是整个采样系统的中控枢纽，可实现提供气源、泄降控制启停、采样间隔设置、水质参数读取存储、洗井结束提示、废水管与样品出水管的自动切换、采样记录的显示与传输等多个功能。同时预留多种数据接口，可匹配接入大数据平台；还具有无线传输和手机App同步功能，可实现数据平台和手机的反向控制。智能控制器和水质智能监测单元作为一体化组合元件，设置在自动监测站内。（5）管路系统管路系统包括气路、水路和电路。其中，水路与气路相互独立，样品全程不与外源气体接触，确保样品的合规性。技术参数单元指标描述气囊泵泵身316不锈钢气囊材料惰性材料最小监测井内径5cm最大操作压力100 psi最小操作压力5 psi最大采样深度61m水质传感器pH范围0~14，精度±0.01温度精度±0.1℃溶解氧范围0~20mg/L，精度±0.2%FS电导率范围1~2000μS/cm，精度±1μS/cm浊度范围0~400NTU，精度±1.0%FS氧化还原电位范围-2000~2000mV，精度±0.01mV智能控制器RS-485通讯接口支持标准的Modbus RTU控制协议，最高支持不低于50Kbps的无差错传输速率。Modbus TCP控制协议以太网口支持标准，传输速率可达到100Mbps4G无线模块支持MQTT标准协议，传输速率5Mbps窄带物联网模块以NB模块为标准，带宽为180KHZ。支持移动、联通NB-IOT卡。创新点：智能化地下水低速采样系统布设在采样井中，通过气囊泵采样、水质参数监控和智能化控制的系统，实现地下水自动化和定制化采样目标，完全符合HJ1019-2019的技术要求。现场布设完成后，即可实现自动化和标准化操作，大大提高了采样效率。G.O.Sampler智能化地下水低速采样系统