文档介绍：OMA-2000光谱判断及调整方法
OMA-2000仪表的测量原理如图一所示,光源发出的紫外光汇聚进入光纤,通过光纤传输进入气体室,光穿过气体室时经被测气体吸收,穿出后由光纤传输进入光谱仪,在光谱仪内部经过光栅分光,由阵列光电传感器将分光后的光信号转换为电信号,获得气体的连续吸收光谱信息。
图一:OMA-2000系统构成及测量原理
一、反衍波段及光谱要求
由于OMA-2000通过光谱吸收信息反衍出被测气体的浓度,因此仪表的光谱参数是判断仪表运行性能的重要依据。图二所示为一台性能正常的OMA-2000仪表通入氮气时的光谱情况,图中横轴对应阵列光电传感器上的像素,纵轴对应像素点上的光强,不同像素点的光强反映了氙灯光束经过分光后在各个波段的特征谱线,从中也可以看出,氙灯的能量在不同的光波段分布是不平均的。
图二:OMA-2000通入氮气时的光谱形状
当仪表的气体室内含有被测气体后,该气体会对特定波段的光能量进行吸收,从而导致该波段的光强下降,下降强度与浓度相关。图三所示为
. OMA-2000仪表通入500ppm NO前后的光谱变化情况。图四对存在吸收的波段进行了放大,两条谱线不重合的部分反映了NO的特征吸收段以及浓度信息。
图四: 500ppm NO特征吸收的放大图
图三:仪表通入500ppm NO前后的光谱变化情况
OMA-2000仪表通入500ppm SO2前后的光谱变化情况如图五所示,从中可以看出,相比于NO,SO2的吸收区域更广,吸收强度也更大。
图五:仪表通入500ppm SO2前后的光谱变化情况
OMA-2000正是利用了这种光谱吸收计算气体浓度的,但在利用光谱信息进行计算时,系统对所用到波段的光强有一定的要求,光强太弱则系统噪声对测量的干扰加大,光强太强则光电传感器的线性变差,都不能使仪表的测量精度达到最优状态,因此在OMA-2000仪表出厂前,对仪表光谱的要求如下:
以氙灯229nm为定位峰(约160像素点处,图六中红线所指示的位置),其左侧第100个像素至第5个象素区域(约60-150像素)的光谱能量大于等于8000且小于等于38000,且其右侧第120个象素至整个探测器的第500个象素区域(约280-500像素)的光谱能量大于等于8000且小于等于38000。
图六对这两个区域及区域内的光谱要求进行了标注并指出了定位峰的位置,其中左面的区域用来计算NO,右面的区域用来计算SO2。
必须指出的是,决定光谱是否符合要求的依据仅包含光谱强度,不涉及光谱形状,即只要在指定的区域内光谱满足了大于等于8000,小于等于38000的要求,光谱就是合格的,无论这段曲线与通常的氙灯谱线形状上有多大差别。事实上,由于传感器及其它通光器件的差异性,有时会出现仪表的光谱与图二所示的光谱在形状上有较大区别的情况,但只要其满足了光谱强度的要求,对于浓度的计算就没有任何影响。
图六:OMA-2000仪表出厂时的光谱要求
工程人员在现场调节仪表时可参照上述出厂标准,但当调节比较困难时,对光强上下限的要求可以适当放宽。
二、光谱调试软件
想要了解OMA-2000仪表的光谱情况有两种方法,一是通过调试软件“”,二是直接通过OMA仪表的操作界面,以下分别讲述这两种方法。
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