环境空气气态污染物(氨)连续自动监测系统方案

环境空气气态污染物（氨）连续自动监测系统

技术方案

目录

1概述 (3)

2技术指标、系统功能 (3)

2.1 技术指标 (3)

2.2 系统功能 (4)

3测量原理 (4)

3.1 可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS） (4)

3.2 长光程开放式 (5)

3.3 波长调制技术 (5)

4系统组成 (5)

4.1 组成及框图 (5)

4.2 数据采集、数据传输单元 (6)

4.3 发射单元 (6)

4.4 反射单元 (7)

4.5 校准装置 (7)

5安装及调试 (8)

5.1 安装 (8)

5.2 调试 (8)

6技术优势 (8)

1概述

本方案阐述了北京大方科技有限责任公司研发、生产的DLGA-3500环境空气气态污染物（氨）连续自动监测系统的技术指标、测量原理、系统组成、特点。

DLGA-3500环境空气气态污染物（氨）连续自动监测系统具有检测下限低、响应时间快、测量精度高、稳定性高、可靠性高、不受背景气体干扰、易维护等特点，特别适用于环境空气中低浓度氨的在线监测。

2技术指标、系统功能

2.1 技术指标

DLGA-3500环境空气气态污染物（氨）连续自动监测系统的主要技术指标如下：

表1.1 分析系统技术参数表

2.2 系统功能

DLGA-3500环境空气气态污染物（氨）连续自动监测系统的主要功能如下：

（1）校准功能：系统具有自动校准和手动校准功能。

（2）显示、设置系统时间。

（3）显示工作状态。

（4）显示实时数据。

（5）存储数据。

（6）历史数据查询。

（7）数据平均：分钟平均、小时平均、日平均、月平均。

（8）数字信号输出。

（9）中文数据采集和控制软件。

（10）报表生成、打印。

（11）掉电数据自动保存。

3测量原理

3.1 可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）

北京大方科技有限责任公司研制开发的DLGA-3500环境空气气态污染物（氨）连续自动监测系统采用可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）进行气体的测量，以可调谐激光器作为

光源，发射出特定波长激光束，穿过待测气体，通过探测器接收端将光信号转换成电信号，通过分析因空气中NH

分子吸收导致的激光光强衰减，实现高灵敏快速精确监测空气中氨气的浓

3

分子吸收的特定波长，使测量不受度。由于激光谱宽特别窄（小于0.0001nm），且只发射NH

3

测量环境中其它成分的干扰。如图1所示，激光具有极高的光谱分辨率，可精确测量氨气的吸收谱线。

3.2 长光程开放式

根据朗伯比尔定律，激光吸收光谱技术的测量精度与测量光程成正比，光程越长，测量精度越高。北京大方科技有限责任公司研制、生产的DLGA-3500环境空气气态污染物（氨）连续自动监测系统采用开放式避免抽取过程中氨的吸附和损失，大大提高了测量精度。

3.3 波长调制技术

可调二极管激光吸收光谱技术可以分为两类：直接吸收光谱技术和波长调制吸收光谱技术，DLGA-3500环境空气气态污染物（氨）连续自动监测系统采用波长调制吸收光谱技术，见图2，在激光器的锯齿波驱动电流上叠加高频调制正弦信号，探测到的信号经过锁相放大后解调出二次谐波信号，以计算气体的浓度信息，与直接吸收光谱技术相比，波长调制技术提高了检测精度及灵敏度，测量、计算在高频域，不受低频（例如：振动、低频电磁干扰）的噪声影响，系统的稳定性更高。

4系统组成

4.1组成及框图

DLGA-3500环境空气气态污染物（氨）连续自动监测系统由发射单元单元、反射单元、校准单元、数据采集和传输单元、接线盒及线缆组成。

4.2数据采集、数据传输单元

4.2.1 硬件组成

数据采集、数据传输单元由工控机、数据传输模块、软件、数据库组成。

工控机：采用IPC-510。

4.2.2 数据采集软件

数据采集软件运行于IPC-510上，用于采集、处理和存储监测数据，并能按中心计算机指令传输监测数据和设备工作状态信息。

数据采集软件具有显示数据功能，主界面显示运行状态、实时数据、实时曲线、时间等，能够显示仪器内部工作状态的参数信息，并实时记录系统的工作状态信息，软件主界面显示实时数据及实时数据曲线，软件采用中文界面。

4.2.3 数据传输

系统支持RS485、以太网、wifi等多种通信链路，支持modbus、HJ212协议。

4.3发射单元

4.3.1 发射单元组成

发射单元完成激光器驱动、探测信号处理、计算浓度值，包括：电源模块、数据处理板、通信板、分光器、激光器、参比池，含有激光准直、探测等高精度光学器件。

4.3.2 电源模块

电源模块完成AD-DC转换及DC-DC转换，输出+24V直流电源供数据处理板、通信板使用。

4.3.3数据处理板

数据处理板采用32位ARM作为核心处理器，板上功能模块包括：

（1）电源AD-DC转换，DC-DC转换；

（2）高精度压控恒流源输出电路，用于激光器驱动电流生成；

（3）信号发生电路，用于激光器扫描及调制信号生成；

（4）激光器温度控制电路，用于激光器恒温控制；

（5）微弱信号提取及放大电路；

（6）ARM 32位微处理器，用于数字信号处理、浓度计算等。

4.3.4 通信板

通信板上的功能模块：

（1）RS232电路；

（2）RS485电路；

（3）4-20mA电流环电路；

（4）干接点信号输入、输出电路。

4.3.5 分光器

分光器将激光器的光束分束，一束用于测量的输入，一束用于参比气室的输入。

4.3.6 激光器

系统采用可调谐半导体激光器。

4.3.7 参比池

参比池中密封氨标准物质，用于实时波长锁定。

4.3.8 准直

发射光准直器件。

4.3.9 探测

返回光探测。

4.4反射单元

系统反射单元由多个高精度反射镜、温度控制、加热器、外罩等组成。

4.5校准装置

校准采用固定长度气室进行，校准装置由光开关、密封气室、可通气气室等组成。

自动校准时一次将将量程20%标气的密封气室、量程80%标气气的密封气室推接入光路，进行自动校准。