气体浓度检测光学技术的研究现状和发展趋势(2)

介绍了气体浓度不同的检测方法

污染物以分子和颗粒物两种形式存在于大气中。在大气痕量气体浓度检测技术中，按工作原理主要分为非光学分析法和光学分析法。２．１非光学分析法２．１．１超声波技术

超声原理测量气体浓度是近１０年来随着电子技术和测量技术的发展而出现的一种新技术，同时具有测量范围宽、精度高、无节流、适应性强等特点。超声波技术是利用超声波在某种气体中的传播速度与当前气体温度和气体性质的关系，通过测量超声波在气体中的传播速度以及气体温度，进而推算出气体的大概浓度。

超声波技术测量气体浓度克服了传统气体检测方法的缺点。在大流量、大管径的气体浓度检测方面，完全可以适应未来工业生产中的高精度测量。目前，影响该技术测量精度的因素主要是工作环境的差异，极易受到周围压力、温度、湿度等因素的影响。在进行测量时，必须采用补偿措施，尽量减小误差，以此来保证测量精度。２．１．２气敏法

在进行检测时，通过将被测气体浓度转换为与其成＿定关系的电量输出。根据被测气体的种类，其分析方法也不同。气敏技术主要应用于气敏传感器检测气体的浓度。气敏元件性能与敏感功能材料的种类、结构以及制作Ｔ艺密切相关。其中采用金属氧化敏感材料制作的半导体气敏元件具有灵敏度高、结构简单、坚固耐用等优点。

但是采用气敏法检测气体浓度也存在不足。由于在气体检测仪中一般将气敏元件与标准元件组成测量电桥电路，所以电桥电路的非线性以及电桥供电电压的大小会对测量精度产生很大的影响。除此之外，在检测时还需要考虑现场温度、空气扰动等因素，为此必须采取补偿电路等措施。该方法适合对测量精度要求不高的场所。

２．１．３热催化法

热催化法ｍ是利用气体在催化元件上的氧化生热（也称无烟燃烧），使催化元件的阻值发生变化，由催化元件和电阻组成的惠更斯电桥失去平衡，输出与气体浓度成正比的电信号，通过测量电信号的大小，达到气体浓度检测的目的。

采用热催化法对气体进行浓度检测具有成本低、结构简单，受背景气体和周围环境温度的影响小，输出的电信号大，以及电信号处理和显示方便、易实现

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自动检测等优点。但其探测元件寿命短，不能检测高

浓度甲烷、硫化氢等有害气体，而且检测参数单一，难以适应多种气体成分和多种环境参数的要求。２：１．４气相色谱法

色谱分析法又称层次分析法ｌ剖，是一种分离测定

多组分混合物的气体检测方法。该方法基于不同物质在相对运动的两相中具有不同的分配系数，当这些物质随流动相移动时，就在两相之间进行反复多次分配，使原来分配系数只有微小差异的各组分得到很好分离，依次送入检测器测定，进而达到分离分析各组气体成分的目的。

气相色谱法主要是用于工厂生产现场的检测、设

备检修过程中洞里作业的安全检测。该方法检测灵敏度高、可靠性重现性好。但是在气体检测中必须合理地选择色谱柱以及载气流速等参数，经过多次重复实验，才能达到比较理想的测量精度。２．１．５光干涉法

光干涉法是利用光的折射率与被测气体的含量有关来检测气体浓度的【９】。当被测气体的气室与空气室同时充入空气时，如果两束光所经过的光程相同，则干涉条纹不产生移动。如果改变气室中被测气体的成分、温度或压力，折射率会发生改变，光程也随之改变，干涉条纹从而发生移动。而当两气室温度和压力相等时，干涉条纹的移动量与气体浓度成正比，只要测得移动量，便可测得气体温度。在采用光干涉法对气体温度进行测量时，必须考虑到周围测量环境的影响，如温度、湿度、压力等。２．１．６被动检气管法

在检气管内的惰性载体上涂渍对被测气体有特

效的显色剂，气体通过检气管端口扩散进入管内，在经过惰性载体时，与惰性载体上的显色剂发生反应，从而产生颜色的变化。检气管显色长度的平方与被测

气体浓度及采样时间的乘积存在一定的线性关系，从

而求出环境中气体的时间加权浓度。

被动检气管法【ｌｏ】与传统的方法相比较，检气管结构简单、分析快速、操作方便，并且不受被测环境的空间大小、有无电源的影响；携带非常方便，利于外出测定和大面积布点测定；使用后的载体以及主要显色剂可以进行回收循环利用，不产生环境污染。一般情况下，被测气体的温度、风速、湿度等外部因素对测定无明显影响。在光学分析中，主要基于光谱学利用光和大气污

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２．２光学分析法

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