【摘要】 大多数已知的测量技术使用分子的特征红外吸收行为。

光学气体传感由于具有高灵敏度和高稳定性，在工业过程监测中发挥着越来越重要的作用。因此，大多数已知的测量技术使用分子的特征红外吸收行为。通过对中红外区域的分析，可以同时区分和定量各种不同的气体。由于只有大口径的热光源才能在这个光谱范围内进行宽带测量，因此通常使用傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪结合白色光源进行光谱分析。这些系统在信噪比和准确度方面明显优于光栅光谱仪或单色仪。此外，它们比非色散红外(NDIR)传感器系统更加灵活，因为整个光谱分析而不是单一的吸收带。与传统的FTIR光谱仪一样，移动镜调节光程差，然而，在恶劣的环境条件下稳定设备被证明是困难和昂贵的，具有精心的光学和机械设计，例如双摆干涉仪。

因此，对于工业环境中的过程监控，静态系统的使用提供了一定的好处。静态单镜傅里叶变换光谱仪(sSMfTS)显示出坚固和紧凑的设计，具有高信噪比，因为它们不需要移动部件，仍然基于傅里叶变换原理。温度效应可以通过适当的算法修正得到补偿。此外，sSMFTS显示高达200赫兹的高测量频率，允许监测快速化学反应或在非常高的流速下传播的气体。或者，测量噪声可以通过在短时间内进行大量的平均来显著降低。该系统工作在650cm-1和1250cm-1之间的光谱范围内，覆盖红外指纹区域，从而使石油化工等领域的气体分析成为可能或发电厂。本文提出了一种由sSMFTS组成的气体测量系统，它既可以与定制的多反射单元相结合，实现高灵敏度的气体定量，也可以与单通道单元相结合进行高速定性气体分析。测量装置的校正和评估使用1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)和偏最小二乘(PLS)回归。此外，我们用线性、信噪比、分辨率、测量速度及其检测限来描述系统。

  • Köhler, M.H.; Schardt, M.; Rauscher, M.S.; Koch, A.W. Gas Measurement Using Static Fourier Transform Infrared Spectrometers. Sensors 2017, 17, 2612. https://doi.org/10.3390/s17112612

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