红外线傅里叶便携分析仪

《Gasmet便携式傅里叶变换红外气体分析仪及其在环境应急监测中的应用》，与本版去年的原创文章[url=http://bbs.instrument.com.cn/Topic.asp?threadid=2792504&UID=dongli5203]【第三届网络原创大赛参赛】Gasmet 环境应急监测的守护神[/url]对照着看，能对该仪器有更好的了解。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/01/201201271439_346739_1645275_3.jpg[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/01/201201271440_346740_1645275_3.jpg[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/01/201201271440_346741_1645275_3.jpg[/img]

[align=center][color=#548dd4]#[/color][color=#548dd4]每日一篇分享一篇解决方案：[/color][/align][align=center][color=#548dd4]今日行业领域：环保-气体-空气[/color][/align][align=center][color=#548dd4]红外线CO2分析仪在室内空气污染治理中的应用[/color][/align][align=center]骆培成[font=times new roman][sup]1[/sup][/font] 唐青云[font=times new roman][sup]2[/sup][/font] 焦 真[font=times new roman][sup]1[/sup][/font] 张志炳[font=times new roman][sup]1[/sup][/font][/align][align=center]（[size=13px]1. [/size]南京大学化工系，南京，210093； [size=13px]2[/size]. 北京市华云分析仪器研究所，北京，100091）[/align]摘 要： 介绍了红外线CO[sub]2[/sub]分析仪在室内空气污染治理以及室内空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量评价中的重要应用。关键词： 室内空气污染，二氧化碳，红外线CO[sub]2[/sub]分析仪1 前 言工业化大发展带来了空气污染的加剧，严重威胁着人类的生存环境。在漫天肆虐的沙尘暴中，在满室的烟雾缭绕中，甚至在富丽堂皇、装修一新的居室中，空气中的污染物无处不在。世界银行已将空气污染列为四大环境问题之一。科学研究表明，大部分人80%的时间是在室内度过的，而室内空气污染的程度要比室外大5~10倍，这主要是因为现代的建筑大都为封闭式的，空调的普及使得室内通风条件差，加上现代居室的豪华装修，家庭大量使用电器、家具等，加剧了室内环境的污染[sup][1][/sup]。室内空气中存在着各种各样的病毒、细菌、固体尘埃、有毒有害气体等。研究发现，68％的人体疾病与室内空气污染有关，而全球每年死于室内环境污染的人数多达280万。空气污染对体弱年幼的儿童危害尤其严重。北京的一项调查表明，某医院就诊的白血病患儿中，90％的患儿家庭半年之内曾进行过房屋装修[sup][2-3][/sup]。凡此种种，无不令人忧心忡忡。净化空气，创造一个健康、洁净的生存空间已成为人们在社会经济发展的前提下，环保意识加强，对生活质量的要求提升的必然结果。因此，开发室内空气净化产品，对空气中的各种污染物进行及时、有效的清除，已经成为目前乃至以后人们研究的一个重要课题[sup][4-6][/sup]。2 红外线CO[sub]2[/sub]分析仪在室内空气污染治理中的应用 南京大学分离工程研究中心采用北京市华云分析仪器研究所生产的GXH-3010E型便携式红外线CO[sub]2[/sub]分析仪，对空气中各种污染物进行治理以及开发新型空气净化设备这一课题进行了研究。该课题的目的是开发一种新型、高效的空气净化设备，对室内空气中的各种污染物进行净化。 GXH-3010E型便携式红外线CO[sub]2[/sub]分析仪是根据比尔定律和气体对红外线的选择性吸收原理设计而成的[sup][7][/sup]。采用时间双光束系统，气体滤波及半导体检测器。红外光源发出的红外线能量为I[sub]0[/sub]，它通过一个长度为L的气室之后，能量变为I[sub]1[/sub]，当气室中有CO[sub]2[/sub]存在时，CO[sub]2[/sub]能够吸收红外线能量，能量I[sub]1[/sub]满足下式： I[sub]1[/sub]＝I[sub]0[/sub]e[sup]－[/sup][sup]KCL[/sup]式中，K是气体的红外线吸收系数，C是被测气体的浓度，L是气室的长度。 K表示的是气体吸收特征的一个系数，当气体的种类一定时，K就确定。CO[sub]2[/sub]的特征吸收波长是4.26 微米，也就是说CO[sub]2[/sub]对4.26微米的红外线能量有强烈的吸收，选定3.9微米波长为参比波长，因为CO[sub]2[/sub]气体在这一区域不吸收红外线能量。当气室长度L一定时，从上式可以看出，I[sub]1[/sub]的大小仅与气体浓度有关，测量出I[sub]1[/sub]的大小就等于测量出气体浓度的变化。 本仪器的测量范围为0～10000 PPM CO[sub]2[/sub]，线性度[font=宋体]≤±[/font]2％ F.S，能够满足测量室内空气中CO[sub]2[/sub]的需要。2.1 在CO[sub]2[/sub]污染物治理中的应用CO[sub]2[/sub]是空气中的主要污染物之一，是导致“温室效应”的主要气体，它主要来源于煤、石油、天然气等燃料的燃烧以及工业废气的排放。空气中CO[sub]2[/sub]的本底浓度为400ppm左右，但近年来，空气中的CO[sub]2[/sub]含量有逐渐升高的趋势。据统计，从产业革命初期到20世纪90年代，空气中的CO[sub]2[/sub]含量增加了25%。空气中CO[sub]2[/sub]含量的增加对气候的影响主要是导致全球气候变暖。因此，对空气中的CO[sub]2[/sub]进行治理具有全球战略意义。CO[sub]2[/sub]也是室内空气中的主要污染物之一，是室内和公共场所重要的检测指标之一。国家标准[sup][8][/sup]规定了室内空气中CO[sub]2[/sub]的浓度限值为0.10%（小时平均值）。清洁空气中一般含二氧化碳0.03% ~ 0.04% 。大城市空气中的二氧化碳可达0.04% ~ 0.05% 。在[font=times new roman]人群密集的公共场所[/font]，[font=times new roman]以及相对封闭的居家环境中，CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font][font=times new roman]浓度往往较高。室内空气中的CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font][font=times new roman]主要来源于人体的呼吸、燃料燃烧和生物发酵。室内CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font][font=times new roman]的浓度水平受人均占有面积、吸烟和燃料燃烧等因素影响。正常情况下，室内CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font][font=times new roman]的浓度较低（[font=宋体] 8[/font][/align][/td][td]可引起死亡[/td][/tr][/table]如果人长期在高浓度的CO[sub]2[/sub]环境下工作、生活会使人精神不振，工作效率低下。因此，对室内环境中的CO[sub]2[/sub]治理显得十分重要。目前市场上出现了部分空气净化器产品，但是大部分采用过滤—吸附原理净化空气中的污染物，因而对空气中的CO[sub]2[/sub]基本上没有净化功能。南京大学分离工程研究中心采用新型空气净化技术，能高效净化空气中的CO[sub]2[/sub]、SO[sub]2[/sub]、NO[sub]2[/sub]、H[sub]2[/sub]S等酸性气体污染物，净化流程图如图1所示[sup][9-10][/sup]。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310081512198388_8296_5996718_3.jpeg[/img][/align][align=center]图1 空气净化设备净化室内空气中CO[sub]2[/sub]流程图[/align][align=center]1—CO[sub]2[/sub] 气体钢瓶 2—空气压缩机 3—阀 [/align][align=center]4—流量计 5—混合器 6—红外线CO[sub]2[/sub]分析仪 [/align][align=center]7—净化单元主体 8—贮槽 9—泵[/align]分别在空气净化设备的进风口、出风口用便携式红外线CO[sub]2[/sub]分析仪测量空气中CO[sub]2[/sub]的含量，分别为C[sub]in[/sub]和C[sub]out[/sub]，则空气净化设备对空气中微量CO[sub]2[/sub]污染物的一次性净化效率[font=宋体]η[/font]为η＝ （[font=times new roman]C[/font][font=times new roman][sub]in[/sub][/font]－[font=times new roman]C[/font][font=times new roman][sub]out[/sub][/font]）/ [font=times new roman]C[/font][font=times new roman][sub]in[/sub][/font]分别改变空气净化设备的结构参数和操作参数，用红外线CO[sub]2[/sub]分析仪测量各种情况下空气净化设备对CO[sub]2[/sub]污染物的一次性净化效率[font=宋体]η[/font][font=宋体]，为合理设计空气净化设备、优化空气净化设备的操作参数提供理论依据。[/font]2.2在室内空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量评价体系中的应用早在[font=times new roman]19[/font]世纪初，美国的[font=times new roman]Max von Pettenkofer教授就提出了用空气中CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font][font=times new roman]的含量来衡量室内空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量的好坏[/font][font=times new roman][sup][11][/sup][/font][font=times new roman]。Pettenkofer教授认为，空气中CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font][font=times new roman]的浓度限值应保持在1000ppm以下，只有这样，才能保证人们摄入足够的新鲜空气，即每人25 m[/font][font=times new roman][sup]3[/sup][/font][font=times new roman]/h。这一观点被广泛接受并普遍应用于影剧院、报告厅、礼堂、会议室、候车厅等公共场所的室内空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量监测。一直到现在[/font]，[font=times new roman]CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font][font=times new roman]仍[/font]被作为评价室内空气是否清洁的重要判据之一。许多国家也制定了室内空气中[font=times new roman]CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font][font=times new roman]的卫生标准，并以次来判断室内空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量的好坏。[/font]我国的国家标准GB/T 17094－1997规定了室内空气中CO[sub]2[/sub]的浓度限值为0.10%（小时平均值）[sup][8][/sup]。日本制定了详细的CO[sub]2[/sub][font=宋体]卫生标准，用于评价室内空气的清洁程度。日本室内环境空气中[/font]CO[sub]2[/sub][font=宋体]的基准见表[/font]2[sup] [12][/sup][font=宋体]。[/font] 表2 日本室内环境[font=times new roman]CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font]浓度的基准[table][tr][td][align=center]CO[sub]2[/sub]浓度，%[/align][/td][td][align=center]室内空气清洁程度[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]0.07[/align][/td][td]良[/td][/tr][tr][td][align=center]0.07~0.10[/align][/td][td]可[/td][/tr][tr][td][align=center]0.10~0.20[/align][/td][td]尚可[/td][/tr][tr][td][align=center]0.20~0.50[/align][/td][td]不良[/td][/tr][tr][td][align=center]0.50以上[/align][/td][td]最不良[/td][/tr][tr][td][align=center]1.00以上[/align][/td][td]危险[/td][/tr][/table]美国加热、制冷及空调工程师协会(ASHRAE)标准62—1989的推荐值为：室内空气中CO[sub]2[/sub]的浓度等于1571.4 mg/m[sup]3[/sup] (800ppm)，这一标准在美国被普遍采用[sup][13-14][/sup]。澳大利亚国际健康建筑有限公司（HBI）经验认为：当室内CO[sub]2[/sub]浓度在785.7—1375 mg/m[sup]3[/sup] (400—700ppm) 时，空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量为“好”；当CO[sub]2[/sub]浓度在1571.4—4910.7 mg/m[sup]3[/sup] (800—2500ppm) 时，空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量为“差”[sup][15][/sup]。韩国卫生部实施的公共卫生法标准中规定CO[sub]2[/sub]浓度为1964.3 mg/m[sup]3[/sup] (1000ppm／8h)[sup][16][/sup]。3 结 论近年来，随着物质生活水平的不断提高，人们对室内空气的品质也越来越关注，而室内空气的清洁度是室内空气品质的重要内容，因而人们治理室内空气污染的意识也不断增强，用于改善室内空气清洁度的空气净化器行业已成为目前乃至今后的一个新兴的、充满商机的行业。而[font=times new roman]CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font]作为室内的主要空气污染物之一，空气净化器对[font=times new roman]CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font]的净化效率也将成为衡量空气净化器质量的一个重要指标。另外，各个国家也在制定室内空气污染以及治理方面的相关标准，[font=times new roman]CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font]因为其检测简单、快速，且室内空气中[font=times new roman]CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font]的水平能够基本反应室内空气的污染程度，因而，红外线[font=times new roman]CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font][font=times new roman]分析仪也必将在室内空气污染治理、开发新型室内空气净化设备以及室内空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量评价方面发挥重要的作用。[/font]参考文献1? The Inside Story: A Guide to Indoor Air Quality. Document No: 402-K-93-007. Environmental Protection Agency, U.S. Government Printing Office: Pittsburgh, PA, 1995.2? 刘天齐, 黄小林, 邢连壁, 耿其博. 三废处理工程技术手册（废气卷）, 北京：化学工业出版社, 19993? 夏玉亮. 空气中有害物质手册, 北京：机械工业出版社，19894? 袁中山, 张金昌, 吴迪镛, 王树东. 室内环境污染研究进展. 环境污染治理技术与设备, 2001, 2(1): 9-165? 唐启明, 石闻洲, 王异. 我国室内空气污染及净化产品市场调查和预测. 环境保护, 2001, 11: 31-326? 尹维东, 刘来红, 乔惠贤, 刘锦华. 室内空气污染物的净化. 环境污染治理技术与设备, 2002, 3(2): 53-557? 曲建翘, 薛丰松, 蒙滨. 室内空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量检验方法指南, 北京：中国标准出版社, 20028? GB/T 17094－1997, 室内空气中二氧化碳卫生标准9? Pei-Cheng Luo, Zhi-Bing Zhang, Zhen Jiao and Zhi-Xiang Wang, Investigation in the Design of a CO[sub]2[/sub] Cleaner System by Using Aqueous Solutions of Monoethanolamine and Diethanolamine. Ind. Eng. Chem. Res., 2003, 42 (20)10? 骆培成，焦真，王志祥，张志炳. [font=times new roman]填料塔中碱性水溶液对空气中微量CO[/font][font=times new roman][sub]2[/sub][/font][font=times new roman]的净化，化工学报, 2003, 56（6）：824-829[/font]11? Jokl, M. V. Evaluation of Indoor Air Quality Using the Decibel Concept Based on Carbon Dioxide and TVOC. Building and Environ. 2000, 35: 677-69712? 刘昶, 钱华, 李德, 上海地铁车站空气中CO[sub]2[/sub]浓度调查. 上海环境科学, 1999, 18(7): 306-30813? 可接受的室内空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量的通风．ASHRAE标准62—198914? Persily, A. K.. 通风、二氧化碳和ASHRAE标准62—1989. ASHRAE期刊，1993: 40—4415? Joe Roberison等. 室内空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量—普通分析法, 1997．16? 白成珏. 韩国住宅、办公室及餐馆室内空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量研究, 1997Application of Infrared CO[sub]2[/sub] Analyzer in the control of indoor air pollution. LUO Pei-cheng[sup]1[/sup], Tang Qing-yun[sup]2[/sup], JIAO Zhen[sup]1[/sup], ZHANG Zhi-bing[sup]1[/sup] (1.Department of Chemical Engineering, Nanjing University, Nanjing, 210093, China 2.Beijing Municipal Huayun Analytical Instrument Institute, Beijing, 100091, China)The applications of Infrared CO[sub]2[/sub] Analyzer in the field of control of indoor air pollution are described. It could be used to develop a CO[sub]2[/sub] cleaner system, as well as to evaluate indoor air quality.[font=宋体] [/font]作者简介：[font=times new roman]骆培成，男，1977生，在读博士研究生，主要从事气液传质与分离研究工作以及室内空气污染物的净化研究工作。[/font][color=#4f5862]产品配置单：[/color][align=center]HYPERLINK "https://www.instrument.com.cn/show/C10556.html" INCLUDEPICTURE "https://img1.17img.cn/17img/old/showb/pic/C10556.jpg" \* MERGEFORMATINET [img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310081512202859_3401_5996718_3.jpg[/img][/align][align=center][url=https://www.instrument.com.cn/show/C10556.html][color=blue]便携式红外线二[/color][color=blue]化碳分析仪[/color][/url][color=blue]（[/color][url=https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100342/][color=blue]北京市华云分析仪器研[font=宋体]究[/font][/color][color=blue]所有限公司[/color][/url][color=blue]）[/color][/align][url=https://www.instrument.com.cn/application/Solution-2019.html][font=宋体][size=16px][color=blue]点击[/color][/size][/font][font=宋体][size=16px][color=blue]这里[/color][/size][/font][/url][font=宋体][size=16px][color=black]浏览或下载原文档，更多解决方案内容请浏览[/color][/size][/font][url=http://www.instrument.com.cn/application/][font=宋体][size=16px][color=#0081d7]行业应[/color][/size][/font][font=宋体][size=16px][color=#0081d7]用[/color][/size][/font][/url][font=宋体][size=16px][color=black]栏目：[/color][/size][/font][url=http://www.instrument.com.cn/application/%22 \t %22_blank][font=宋体][size=16px][color=#0081d7]http://www.instrument.com.cn/application/[/color][/size][/font][/url][font=宋体][size=16px][color=black]行业应用栏目简介：[/color][/size][/font][font=宋体][size=16px][color=black] 【行业应用】是仪器信息网专业行业导购平台，汇聚了行业内国内外主流厂商的优质分析方法及相应的仪器设备。栏目建立了兼顾国家相关规定和用户习惯的专业分类，涉及食品、药品、环境、农/林/牧/渔、石化、汽车、建筑、医疗卫生等二十余个使用仪器相对集中的行业领域，目前，已经收录行业解决方案6万+篇。[/color][/size][/font]

红外线热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外线热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。红外线热像仪被广泛应用于工程技术，楼宇检查，军队实战等领域，特别是最近10年，红外线热像仪的发展更为迅猛，以年20%的增长比例增长。　　随着红外线热像仪的广泛应用，越来越多的使用者关注如何用好热像仪，红外线热像仪的使用有哪些小技巧?以备受全球工程师们亲睐的国际一流品牌Fluke红外热成像仪(福禄克)为例，小编总结了8项小技巧，分享出来供大家参考啦～http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/10/201510311511_571815_3051882_3.png1对于狭窄空间内的目标检测，能否用镜子反射被测物辐射来进行检测?　　镜子对红外能量反射率不高，建议使用抛光金属来进行反射，在检测时还需要精确调整反射角度。　　2红外线热像仪能否对运动中的设备进行检测?对被测物体的运动速率是否有限制?　　这取决于被测物体相对于红外线热像仪的运动速率，如果被测物体的运动速率小于20 公里/ 小时，可以用9Hz及以下帧频的红外线热像仪。如果高于20 公里/ 小时，就需要购买60Hz 帧频红外线热像仪，该款仪器需要做特别许可申请。　　3是不是在夜间进行检测，可以避免太阳反射的影响，检测效果更好?　　在绝大多数应用中，日间检测与夜间检测并没有明显的效果区别。Fluke红外线热像仪和自带的热分析软件都可以通过调整背景温度补偿、设置发射率等方法抵消掉大部分环境温度干扰。有些特殊的行业应用，为追求更快的检测效果，会采用夜间检测方法，例如建筑渗漏检测在夜间进行的话，环境温度比较稳定，更容易识别建筑物因积水、空鼓等造成的微小温差。　　4如何快速获取温度分布曲线?　　在所拍摄的热图上画任意一条线，通过SmartViewR热分析软件的后台分析可以显示出线上各点的位置及温度的对应关系曲线。　　5能不能进行连续监测来获得温度趋势图?http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/10/201510311511_571814_3051882_3.png　　Fluke锐智系列红外线热像仪带有标准USB 接口，可将显示屏的实时视频信号输入计算机，在SmartViewR(热像仪标准配置)软件上进行播放;通过趋势分析软件，可将视频信号中的高低温自动捕捉点和中心点温度进行数字化保存，保存的内容为温度值和时间，并建立趋势分析曲线图：横坐标为时间、纵坐标为温度。　　6拍摄图像的红外热图与可见光图不重合，是什么原因?如何弥补?　　有两种情况会导致该问题发生：　　1)对焦不准;　　2)拍摄距离过近 - 每台红外线热像仪都有红外和可见光两种最小聚焦距离(分别对应红外镜头和可见光镜头)。只有拍摄距离同时大于2 种镜头的最小对焦距离情况下，红外与可见光图像才能达到完全融合，而近距离拍摄很可能会有图片错位的情况。当您发现红外热像图与可见光图不重合时，可使用SmartViewR 软件的图像编辑，通过移动可见光图位置来消除其与红外图的偏差。　　7热像图异常时怎么办?　　当发现只有可见光而没有红外图像，或只有红外图像而没有可见光;有四种原因是红外线热像仪内部的设置引起的。　　1)锐智和易见系列在IR-FusionR 中有全可见光功能。　　2)锐智、睿鉴和易见系列有高低温报警功能，不到报警温度的范围以全可见光显示，达到报警温度的范围用红外显示。　　3)确认调色板的温度范围模式是否为自动，如果是手动，需确认目标的温度范围与手动范围设置相匹配。　　4)当镜头设置为广角镜头，可见光功能将自动取消(长焦镜头设置没有此现象)。　　8如何检测空间的温度分布?　　8-14 微米波长的红外能量能穿透空气，所以用普通的红外线热像仪直接检测空气的温度是不可能的。用纸表面的温度分布模拟空间的温度分布，因纸的热传导性和空气的热传导性有差异，故准确性会受到影响。　　建议解决方法：框架分布法　　用铁丝(最好是非金属材料)制做框架结构，按照现场需要间隔一定距离设置横向支架。注意：尽量不要用铜丝，因为其热传导率很高，容易引起误差。用薄金属片(铝片或铜片等)表面涂漆，固定在横向支架上;如果现场不宜取材，烟盒中的锡纸或普通纸张也可，但热平衡时间需要增加。