SO2分析仪(DIAS-3200)使用说明书山东省环保产业集团有限公司—目录—1、系统简要 (4)1.1 DIAS-3200(烟囱排放气体检测用 NDIR 分析仪) (4)1.2 光音响(PHOTO ACOUSTIC)检测基本原理 (4)1.3 光音响光学仪的主要构成及检测原理 (5)1.4 DIAS-3200的检测对象气体的特性 (6)1.5 监测仪规格(DIAS-3200) (7)2、系统构成 (8)2.1 前面部主要功能 (9)2.2 背面部(REAR PANEL) (9)2.3 分析仪器内部构成 (10)2.3.1 Power(电源) (13)2.3.2 Serial Communication(串行通信) (13)2.3.3 模拟输出(AO) (14)2.3.4 Digital Input(数字输入,DI) (14)2.3.5 数字输出(DO) (15)3、分析仪的使用方法 (18)3.1 菜单构成 (18)3.2 分析仪预热及初始化 (19)3.3 分析仪的状态诊断及主菜单设置 (19)3.4 子菜单设置 (20)3.5 Parameter Set菜单使用方法 (20)3.5.1 检测范围(Measuring Range)设置 (21)3.5.2 设置标准气体的浓度 (21)3.5.3 设置标定时间 (21)3.5.4 Alarm 设置 (22)3.5.5 设置电流输出范围 (22)3.5.6 干涉气体补偿设置 (23)3.6 Calibration Set 菜单使用方法 (23)3.6.1 执行手动标定 (24)3.6.2 执行自动标定 (24)3.7 Diagnostic Set 菜单使用方法 (24)3.7.1 显示监测器检测状态 (25)3.7.2 光学部温度设置 (26)3.7.3 检测电流输出 (26)3.7.4 设置检测气体 (26)3.7.5 检测单位设置 (27)3.8 基本帮助功能 (28)4、故障分析及处理方法 (29)1、系统简要1.1 DIAS-3200 (烟囱排放气体检测用 NDIR 分析仪)DIAS-3200是检测含在烟囱排放气体中的对人体特别有害物质的仪器设备，主要检测对象是SO2。
检测原理是NDIR(Non-dispersive Infra-red, 非分散红外线法)，检测探头用了采用PAS(photo-acoustic spectroscopy, 光音响分光法)的，区分于机械探头的microphone。
每台分析仪分为控制整个系统的控制、显示的控制/显示单元、光学部件及信号处理部件来组成的分析单元，使用19”小型case。
整台系统的特性如下。
可读性良好的数据显示器User interface方便的控制/显示单元。
增加了用户使用方便的自动calibration 功能。
故障诊断系统(感知机械故障，例：chopper motor)利用RS232C外部接口1分钟以内的稳定的应答时间(SO2)自动可变检测range 功能(optional)1.2 光音响(photo acoustic) 检测基本原理光音响分光学是利用光照射到采样气体时发出声音的现象，是被A.G Bell于1880年初次发现。
虽然是简单的原理，但因没有发生音响波的光源和检测设备，一段时间内被认为是无用的现象，到最近因发现强光光源—激光和开发出稳定的红外线高感度检测设备而得到发展。
光音响效果是1880年被Bell最初发现后，1881被Tonal 和Roentgen重新确认。
此效果是媒体上射入变为一定周期光线，吸收的能量部分以热量形式被释放，其能量在拥有一定大小的空间内引起压力变化，并转变为音响波。
被物质吸收的能量可以拥有多种运动状态，吸收的能量回到原始状态的过程有如下多种形式。
例如，光的形式释放(raid-active de-excitation)、光学反映(photochemistry)、与同种其它分子相撞使分子活动(intersystem energy transfer), 与其它分子相撞后转为并进能量或力学能量(heating )等。
和microphone一样能检测声音的系统来检测音响波是相当于其中最后一项。
气体分子的增加的力学能量是增加热能，变化的光产生相同振动的变化的热，根据气体的法则在一定体积的光音响探测器内部产生一定周期的压力变化，这种压力变化隶属于音响波，这种音响信号通过麦克风输出为电信号。
气体通过光音响效果产生音响波的过程如图1所示。
物质吸收光能发生音响波的一系列过程，即利用光音响效果的分光法就是光音响分光法(Photo acoustic spectroscopy :PAS)。
. 光音响分光法在原理上和实验构成方面是非破坏性的，in situ detection 可能，不必把试料进行前处理，敏感性很高。
因有这种长处，从气体、液体、固体到物理、化学、生物学还有医学领域广泛在应用。
图 1 光音响原理图1.3 光音响光学议的主要构成及检测原理IR(红外线) 监测仪是一般用发射多种波长的光源(例如halogen lamp，日光灯，荧光灯)，从光源发射的多种波长的光通过棱镜等分光谱照射在物体上，此时测试吸收后释放的能量，利用射入的能量和检测的能量进行分析的系统。
与此不同，NDIR是使用同一的光源，是使用与物质能量吸收一致的单色光的系统，是利用光过滤器从光源取得单色光的方法和利用激光光源取得单色光后利用单色光进行物质内部的定量或定性分析的系统。
本仪器是从红外线领域的各个波长中选折检测对象气体感应温度的特殊波长，检测检测气体的吸收及释放而产生的能量变化为其原理NDIR 中信号流动方向如下，首先从两个light source发射的红外线通过sample cell和reference cell，到达solid filter, solid filter只通过单色光。
此时到达监测器的红外线光源的量是从sample cell 及reference cell以相同量（几乎不被吸收）到达，因此相同量的红外线光源到达目标，相同量的红外线在监测器内部的diaphragm引起震动，此时检测的值就是zero gas值。
如果在sample cell中通过任意浓度的气体，根据任意气体浓度吸收相应的红外线光源，红外线光源通过sample cell和reference cell的量就会不同。
此时监测仪器内部的diaphragm的震动是根据任意气体的浓度而对比震动，此时的监测值是与zero对比检测出。
根据zero gas和任意浓度的气体的差异得到的紫外线能量吸收对比检测信号，检测烟尘浓度。
此时排放气体的能量吸收对比中排放气体吸收能量的吸收程度是通过Beer-Lambert公式而决定，公式如下I= 射入能量I o = 检测能量M =各波长中的西吸光系数C = 检测对象气体的能力L = 检测cell 长度根据上面公式，检测排放气体时，调查排放气体的对应的吸收领域的单色光，吸收信号的大小和排放气体浓度是根据Beer-Lambert 公式决定其检测值，从而可以计算出排放气体浓度。
并且即使是检测特定排放气体的系统，如果是特定气体的吸收领域多个时，尽可能使用吸光系数大的波长领域，这样输出信号对输入信号的比值就大，从而提高分析能力。
Cell的长度越长，其分析能力越高。
一般波长可变型红外线分析仪中设有可以任意选择波长调节装置，因此光路复杂，但NDIR 分析仪是一般用于高敏感专用气体分析仪，制作单色光时用光学过滤器或吸光型过滤器，因此光路简单、光传达效率高。
图2是NDIR 分析仪的代表性的形状，光音响探测器作为监测器来使用的形状。
如图2所示，NDIR 气体分析仪的主要组成部分是光源、Chopper、气体Cell、光检测器、单色化装置及信号处理系统，根据监测器和单色化设备，光学议的构成有所不同。
图 2 NDIR 光音响探测器的简要图1.4 DIAS-3200的检测对象气体的特性在烟囱排放的主要污染成分是NO x, CO, CO2, THC 系列，是燃料的不完全燃烧引起的污染物，这种成分在欧美发达国家是严格控制的。
为了利用NDIR正确检测这种污染物，得正确了解检测对象气体的吸收领域及吸光系数。
图3显示了如上主要污染物的吸收spectrum。
如图 3 各个检测对象气体在特定波长内拥有吸收领域，NO, CO是拥有1 peak，而SO2, CO2是拥有多个吸收领域。
CO, CO2的吸收领域接近，相互发生干扰影响，而NO的情况下，水分的干扰影响很大，为了排除干扰影响，需要具有移动领域的过滤器及精确的前处理（工控机）系统，进而需要检测干扰成分及补偿(compensation)的方法。
图 3 主要检测对象气体的吸收光谱1.5 监测仪规格(DIAS-3200)2. 系统构成DIAS-3200 NDIR增强了维护的方便性，按各个检测气体类别做出了产品，为了容易追加监测气体，因而制作成可以安装在小型19″rack的形状，分析仪的构成如下图4, 图4是系统全貌图像和前面部、后面部的图像，图5是前后面部的各个端子的名称及功能说明。
图 4 分析仪的构成图 5 前/ 后面各部位名称及功能2.1 前面部主要功能DIAS-3200的正面是由LCD(液晶显示器)及输入按钮构成。
LCD是2*8型的结构。
输入Key是由6个Key来构成的，利用输入按钮设置数值、执行矫正及内部系统诊断等功能。
图 6 是说明LCD的显示事例和各按钮的功能。
按MODE_UP 按钮时返回特定菜单及于矫正执行无关的初始画面。
即选择子菜单执行完后返回初始画面时使用MODE_UP按钮。
MODE_DOWN是由初始界面进入子菜单时和子菜单进入更低级菜单时使用UP/DOWN 按钮用于设置变数的增加或降低时使用。
F1 按钮是用MODE_DOWN 按钮来显示子菜单时选择该菜单时使用，或者将变数调整完后保存的时候及执行矫正命令的时候使用。
F2是调整变数的时候移动要调整的位数的时候使用图 6 正面输出形状和各输入按钮的功能2.2 背面部(Rear Panel)背面部的构成是输入电源开关、外部通信端口、内/外部通信输入输出选择S/W, 外部输出(电流输出4~20mA或电压输出0-5V olot)、状态显示输出及外部接点输出来构成。
图7 显示背面部的输入输出断口的功能。
图7 输入输出面板2.3 分析仪器内部构成DIAS-3200的内部是大体上由光学仪(Optical part) 及信号处理部(Main & Signal Processing board, Rear board, key & Display board)来组成的，光学仪的主要组成部分是光源、cell 及监测器，信号处理部的主要组成部分是信号增幅、解除干扰的信号处理电路板及通过演算来处理污染物浓度的主电路板图8是分析仪器内部图，如图将框架内部的所有部件布置为一体，因此提高了分析仪的维护便利性。