简介:

       实时测量CO，CO₂，NO，NO₂，NH₃，O₂，N₂O等过程和排放气体，对优化燃烧、脱硝工艺、环保考核均非常关键。历经多年的不断研发创新与打磨，海尔欣重磅推出了面向工业烟气分析市场的高端OEM产品——蜂鸟系列高精度激光气体分析模块。该产品面向广大系统集成商，仪器经销商、科研院校等高端工业客户，在硬件、软件、光谱算法、通信协议、易用性、易维护性、性价比等方面从极大程度满足客户需求。蜂鸟系列产品基于下一代红外激光光谱技术，结合客户自行开发的取样除尘预处理系统，只需全程高温伴热分析，无需冷凝除水或稀释采样，非常适合安装于采样点附近，产品运行稳定，精度高，实时性高，维护量小，使得下一代锅炉燃烧、工艺控制、排放监控成为可能。

       下面我们依据环境保护标准HJ76 -2017《固定污染源烟气（SO₂、NO_X、颗粒物）排放连续监测系统技术要求及检测方法》，以氨气测量模块为例，介绍蜂鸟模块的各项核心性能参数。

以下测试中使用了高纯度的氮气和标称浓度为20.8ppm的氨标准气体，通过使用流量计混合不同比例的氮气和氨标准气体获得不同浓度的氨气。

1）浓度梯度：                                        

                                         图1. 蜂鸟模块通入不同浓度氨气的测量曲线

上图是蜂鸟模块通入氮气和不同浓度氨气的测量曲线，通入的氨气浓度依次为1ppm、2ppm、3ppm、5ppm、10ppm、15ppm、20.8ppm。

2）线性度：          

          

                                               图2. 蜂鸟模块的线性度曲线

       

将设定通入的浓度和测量浓度做线性拟合，可以得到线性系数为1.0005，截距为0.05，R2等于0.99982，这表明蜂鸟模块具有非常高的线性度和极高的零点测量准确度。

3）响应时间:          

                                                   图3. 蜂鸟模块的响应时间

       

在通气流量为2L/min的条件下，测量得到蜂鸟模块的响应时间(T90)为3秒，这不仅能够满足工业现场快速检测氨气浓度的要求，而且使得精准喷氨成为可能。

4）重复性:                                        

                                                  图4. 蜂鸟模块的重复性

       

上图是依次通入氮气和10.4ppm氨气的浓度测量曲线，从图中可以看出在长达一小时的测量时间内，同一浓度测量的偏差小于0.2ppm。

5）零点/量程漂移:          

                                                 图5. 蜂鸟模块的零点/量程漂移 

       

上图是依次通入氮气和20.8ppm氨标准气体的浓度测量曲线，根据HJ76-2017中的计算方法得到蜂鸟模块的零点漂移(零漂)为1.01%，量程漂移为0.77%。

6）Allan偏差:      

    

                                                图6. 蜂鸟模块的24小时零点测试

                                      图7. 蜂鸟模块的Allan偏差分析

       

       Allan偏差分析是表征测量设备稳定性的重要方法。关于Allan偏差的入门知识，请参考海尔欣科技公众号的前一篇推送（Allan方差是什么？）。图6给出了蜂鸟模块长时间内通入零气的噪声测试结果，可以看到在24小时内，传感器的均值漂移不超过0.2ppm。图7是根据图6的零点噪声计算得到的Allan偏差。从图中可以看出，蜂鸟模块1秒平均时间的测量精度为0.04ppm，当平均时间达到500秒左右时可实现0.003ppm的极限测量精度。目前的测量精度和零点漂移能够完全满足工业氨逃逸测控的需要。

7）通信接口:  

       蜂鸟模块采用标准的RS232接口，提供易于使用的上位机软件，选配的WIFI功能和4-20mA模拟输出极大地方便用户在不同应用场景的使用。为方便物联网和工业智能终端接入，海尔欣的蜂鸟模块开发了移动端监控软件，用以实现现场多点联网测量，如图8所示。

图8.蜂鸟移动端监控界面（样例）