紅外光聲光譜示蹤氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)紅外光聲光譜原理

光聲光譜在線氣體分析儀的檢測(cè)原理是基于光聲光熱效應(yīng)，光聲光熱效應(yīng)是由于物質(zhì)吸收一強(qiáng)度隨時(shí)間變化的光（能）束或其他能量束而被時(shí)變加熱（即加熱隨時(shí)間而變化）時(shí)所引起的一系列聲效應(yīng)和熱效應(yīng)。

光聲光熱效應(yīng)是由于物質(zhì)吸收一強(qiáng)度隨時(shí)間變化的光（能）束或其他能量束而被時(shí)變加熱（即加熱隨時(shí)間而變化）時(shí)所引起的一系列聲效應(yīng)和熱效應(yīng)。光聲信號(hào)是由波長與被測(cè)量組分的吸收譜帶相一致的調(diào)制光產(chǎn)生的。分子通過吸收特定波長的光子后被激發(fā)，受激分子可由下列四種機(jī)制釋放能量返回基態(tài)：

①發(fā)射光子（熒光），即輻射去激勵(lì)；

②誘發(fā)一種光化學(xué)過程，即光化學(xué)反應(yīng)；

③與氣體中分子相碰撞，經(jīng)無輻射馳豫過程轉(zhuǎn)變?yōu)橄嘧驳膬蓚€(gè)分子平移動(dòng)能，即加熱；

④與處于基態(tài)的同類氣體分子相碰撞，使該分子躍遷激發(fā)態(tài)，即氣體本身能量的轉(zhuǎn)移。

光聲信號(hào)是由第三種機(jī)制產(chǎn)生的，并受到第四種機(jī)制的影響。物質(zhì)由于無輻射馳豫過程，把吸收的光能部分或全部地轉(zhuǎn)變成熱能而使自己得到加熱。當(dāng)入射光強(qiáng)度調(diào)制頻率小于該馳豫過程的馳豫頻率，光強(qiáng)調(diào)制就會(huì)在氣體中產(chǎn)生相應(yīng)的溫度調(diào)制，根據(jù)查理定律，封閉的光聲池內(nèi)的氣體溫度調(diào)制，會(huì)產(chǎn)生頻率與光強(qiáng)調(diào)制頻率相同的周期性起伏。因此，強(qiáng)度時(shí)變的光束能夠在氣體試樣內(nèi)激發(fā)出相應(yīng)的聲壓，用傳聲器就可直接檢測(cè)聲信號(hào)。

示蹤氣體濃度衰減法。在待測(cè)室內(nèi)通入適量示蹤氣體，由于室內(nèi)、外空氣交換，示蹤氣體的濃度呈指數(shù)衰減，根據(jù)濃度隨差時(shí)間的變化的值，計(jì)算出室內(nèi)的新風(fēng)量。

新風(fēng)量（Air change flow）：在門窗關(guān)閉的狀態(tài)下，單位時(shí)間內(nèi)由空調(diào)系統(tǒng)通道、房間的縫隙進(jìn)入室內(nèi)的空氣總量，單位：m³/h。

空氣交換率（Air change rate）：?jiǎn)挝粫r(shí)間（h）內(nèi)由室外進(jìn)入到室內(nèi)容總量與該室室內(nèi)空氣總量之比，單位：h^-1。

示蹤氣體（tracer gas）：在研究空氣運(yùn)動(dòng)中，一種氣體能與空氣混合，而且本身不發(fā)生任何改變，并在很低的濃度時(shí)就被能測(cè)出的氣體總稱。

可同時(shí)在線監(jiān)測(cè)一氧化碳，二氧化碳，總揮發(fā)性有機(jī)碳，六氟化硫，甲醛以及水氣濃度；連接計(jì)算機(jī)時(shí)，可實(shí)時(shí)以圖表或數(shù)據(jù)形式，同時(shí)顯示5種氣體及水蒸氣的測(cè)量數(shù)據(jù)；多點(diǎn)采樣及釋放儀同時(shí)具備6點(diǎn)采樣和6點(diǎn)釋放的功能，6個(gè)釋放口有大中小三種規(guī)格的大小以控制釋放速度；通過控制軟件，可實(shí)現(xiàn)常用三種示蹤氣體測(cè)通風(fēng)效率的方法：衰減法，恒定釋放法，恒定濃度法，并可以快捷的得到換氣次數(shù)等通風(fēng)效率指標(biāo)。

室內(nèi)空氣品質(zhì)取決于很多方面，包括溫濕度、二氧化碳、揮發(fā)性有機(jī)化合物的濃度等。而用于調(diào)節(jié)和改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的有效方式之一就是通風(fēng)系統(tǒng)。

通風(fēng)包括自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)，評(píng)價(jià)通風(fēng)系統(tǒng)效率的方法有很多，其中一種就是示蹤氣體法。示蹤氣體法是通過示蹤氣體濃度變化來計(jì)算通風(fēng)效率的方法，常用的示蹤氣體有SF6、氟利昂134a、N2O、CO2和乙烷等。示蹤氣體法包括衰減法，恒定釋放法，脈沖法等方法，適用于不同的測(cè)試環(huán)境和工況，其中，適用場(chǎng)景最多，實(shí)際用到也最多的，要數(shù)恒定釋放法

測(cè)試氣體濃度，測(cè)試通風(fēng)效率。

通風(fēng)效率的測(cè)定可以應(yīng)用于很多場(chǎng)合，主要是室內(nèi)建筑，還可以擴(kuò)展到通風(fēng)櫥，管道，其他的相對(duì)密閉空間，如火車車廂，飛機(jī)機(jī)艙，地鐵站臺(tái)等有強(qiáng)制通風(fēng)的場(chǎng)合。

通風(fēng)效率的測(cè)量主要是為了：

·評(píng)價(jià)建筑物整體或者局部的通風(fēng)性能/氣密性；

·評(píng)價(jià)室內(nèi)（車廂內(nèi)等）的通風(fēng)狀況/空氣質(zhì)量；

·評(píng)價(jià)通風(fēng)系統(tǒng)（特別是機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)）的性能；

·評(píng)價(jià)污染物擴(kuò)散情況

放射性一種帶有特殊標(biāo)記的物質(zhì)，當(dāng)它加入到被研究對(duì)象中后，人們可根據(jù)其運(yùn)動(dòng)和變化來洞悉原來不易或不能辨認(rèn)的被研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)和變化規(guī)律 。

示蹤的應(yīng)用，隱含著兩個(gè)假定：一是放射性核素和它的穩(wěn)定同位素化學(xué)性質(zhì)相同；二是研究對(duì)象的化學(xué)特性不受放射性衰變的影響。第一個(gè)假定僅當(dāng)同位素的質(zhì)量效應(yīng)很重要時(shí)才是不正確的，。第二個(gè)假定，只要示蹤物的濃度很小就是正確的。

放射性示蹤法（radioactive tracer method） 由于放射性核素不斷發(fā)出輻射，無論它運(yùn)動(dòng)到哪里，都很容易用探測(cè)器探知它的下落，因此可以用作示蹤物來辨別其他物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況和變化規(guī)律。這種放射性示蹤物稱為示蹤原子或標(biāo)記原子 。