在職業衛生、環境監測及固定污染源排放檢測中，一氧化碳（CO）的精準測量至關重要。ET-3015A型紅外一氧化碳分析儀嚴格遵循GBZ/T300.37、HJ965-2018等多項國家標準與生態環境部標準，其核心檢測技術正是不分光紅外線氣體分析法（Non-Dispersive InfraRed，NDIR），即非分散紅外法。該方法以其高選擇性、穩定性和抗干擾能力，成為CO測定的技術方案。以下從物理基礎、儀器結構、工作流程三個層面，詳細解析其工作原理。

一、物理基礎：氣體對紅外輻射的選擇性吸收

紅外一氧化碳分析儀的理論依據是朗伯-比爾定律。不同氣體分子因化學鍵振動與轉動能級差異，會對特定波長的紅外光產生強烈吸收。一氧化碳的特征吸收峰位于4.67μm（約2145 cm?1）的中紅外波段。當紅外光束穿過含有CO的氣體樣品時，CO分子會吸收該波長能量，導致透射光強衰減。

其中，$I$為透射光強，$I_0$為入射光強，$K$為吸收系數（CO在4.67μm處吸收系數高），$C$為氣體濃度，$L$為光程長度。通過精確檢測透射光強的衰減量，即可反推出CO濃度。

二、非分散紅外法的核心結構

與傳統分光紅外（使用光柵分光）不同，非分散意味著系統中無需色散元件將紅外光分解為光譜。ET-3015A采用緊湊的模塊化設計，主要包含以下部件：

1. 紅外光源：產生連續寬譜紅外輻射，通常采用陶瓷或鎳鉻絲加熱元件，經調制（如斬光片）后形成脈沖光束。

2. 測量氣室：高精度光程氣室，內置泵吸式（ET-3015A流量范圍0.5-2.0 L/min）將被測空氣連續抽入氣室。氣室內壁經鏡面拋光或鍍金，以減少紅外反射損失。

3. 窄帶濾光片：位于探測器前方，只允許中心波長4.67±0.05μm的紅外光通過，有效排除其他氣體（如CO?、水蒸氣）的干擾。這是實現CO選擇性的關鍵。

4. 紅外探測器：采用熱電堆或熱釋電傳感器，將接收到的紅外光能轉換為電信號。探測器通常包含雙通道——一個測量通道（4.67μm）和一個參考通道（如3.9μm，CO不吸收的波長），用以補償光源漂移和環境溫度變化。

5. 信號處理與校準系統：微處理器對測量與參考通道的比值進行處理，結合內置校準曲線輸出濃度值。ET-3015A具備定時/手動零點校準功能，通過自動切換電磁閥通入高純氮氣（零點氣）實現零點漂移抑制（≤±1%滿量程/h）。

三、工作流程與關鍵技術細節

步驟1：采樣與預處理
內置隔膜泵主動抽吸空氣，經粉塵過濾器進入氣室。儀器同時測量環境溫度（5-40℃）、濕度（10-95%RH），并通過軟件自動將濃度從ppm轉換為mg/m3，符合國標對溫濕度補償的要求。

步驟2：紅外吸收與信號產生
脈沖紅外光交替穿過參比氣室和測量氣室（或分時通過同一氣室的不同光路）。當測量氣室中存在CO時，探測器測量通道輸出信號減弱，而參考通道信號不變。

步驟3：濃度解析與干擾抑制
CO?和水蒸氣是主要干擾源。CO?在4.67μm處有微弱吸收（約為CO的1/1000），而水蒸氣吸收峰較寬。ET-3015A通過三方面降低干擾：①窄帶濾光片（半帶寬≤60nm）；②在光路中增加CO?補償濾光器；③軟件算法扣除干擾。實測表明，500mg/m3 CO?或室溫飽和水蒸氣產生的干擾信號≤±2%滿量程，遠優于國標要求。

步驟4：輸出與數據管理
經過線性校正（線性度≤±2%滿量程）、重現性驗證（≤1%滿量程）后，結果以0.1ppm分辨率顯示在彩色觸摸屏上，同時自動存儲5000組數據，并支持SD卡擴展、RS485遠程通訊及微信小程序實時查看。

四、為什么選擇NDIR法？

相較于電化學傳感器或氣相色譜法，非分散紅外法具備獨特優勢：

• 無耗材、壽命長：非消耗型物理檢測，無需頻繁更換傳感器。

• 選擇性好：特征吸收峰明確，不易受其他氣體交叉干擾。

• 響應快速：ET-3015A響應時間≤45秒，預熱穩定后（30分鐘）可連續工作4小時（電池供電）。

• 自動零點校準：有效抑制長時間使用導致的零點漂移，確保符合JJG635-2011二級儀表技術要求。