在職業(yè)衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測(cè)及固定污染源排放檢測(cè)中，一氧化碳（CO）的精準(zhǔn)測(cè)量至關(guān)重要。ET-3015A型紅外一氧化碳分析儀嚴(yán)格遵循GBZ/T300.37、HJ965-2018等多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與生態(tài)環(huán)境部標(biāo)準(zhǔn)，其核心檢測(cè)技術(shù)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(wěn)定性和抗干擾能力，成為CO測(cè)定的技術(shù)方案。以下從物理基礎(chǔ)、儀器結(jié)構(gòu)、工作流程三個(gè)層面，詳細(xì)解析其工作原理。

一、物理基礎(chǔ)：氣體對(duì)紅外輻射的選擇性吸收

紅外一氧化碳分析儀的理論依據(jù)是朗伯-比爾定律。不同氣體分子因化學(xué)鍵振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)差異，會(huì)對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外光產(chǎn)生強(qiáng)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(dāng)紅外光束穿過(guò)含有CO的氣體樣品時(shí)，CO分子會(huì)吸收該波長(zhǎng)能量，導(dǎo)致透射光強(qiáng)衰減。

其中，$I$為透射光強(qiáng)，$I_0$為入射光強(qiáng)，$K$為吸收系數(shù)（CO在4.67μm處吸收系數(shù)高），$C$為氣體濃度，$L$為光程長(zhǎng)度。通過(guò)精確檢測(cè)透射光強(qiáng)的衰減量，即可反推出CO濃度。

二、非分散紅外法的核心結(jié)構(gòu)

與傳統(tǒng)分光紅外（使用光柵分光）不同，非分散意味著系統(tǒng)中無(wú)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(shè)計(jì)，主要包含以下部件：

1. 紅外光源：產(chǎn)生連續(xù)寬譜紅外輻射，通常采用陶瓷或鎳鉻絲加熱元件，經(jīng)調(diào)制（如斬光片）后形成脈沖光束。

2. 測(cè)量氣室：高精度光程氣室，內(nèi)置泵吸式（ET-3015A流量范圍0.5-2.0 L/min）將被測(cè)空氣連續(xù)抽入氣室。氣室內(nèi)壁經(jīng)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(cè)器前方，只允許中心波長(zhǎng)4.67±0.05μm的紅外光通過(guò)，有效排除其他氣體（如CO?、水蒸氣）的干擾。這是實(shí)現(xiàn)CO選擇性的關(guān)鍵。

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

5. 信號(hào)處理與校準(zhǔn)系統(tǒng)：微處理器對(duì)測(cè)量與參考通道的比值進(jìn)行處理，結(jié)合內(nèi)置校準(zhǔn)曲線輸出濃度值。ET-3015A具備定時(shí)/手動(dòng)零點(diǎn)校準(zhǔn)功能，通過(guò)自動(dòng)切換電磁閥通入高純氮?dú)猓泓c(diǎn)氣）實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)漂移抑制（≤±1%滿量程/h）。

三、工作流程與關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)

步驟1：采樣與預(yù)處理
內(nèi)置隔膜泵主動(dòng)抽吸空氣，經(jīng)粉塵過(guò)濾器進(jìn)入氣室。儀器同時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度（5-40℃）、濕度（10-95%RH），并通過(guò)軟件自動(dòng)將濃度從ppm轉(zhuǎn)換為mg/m3，符合國(guó)標(biāo)對(duì)溫濕度補(bǔ)償?shù)囊蟆?/span>

步驟2：紅外吸收與信號(hào)產(chǎn)生
脈沖紅外光交替穿過(guò)參比氣室和測(cè)量氣室（或分時(shí)通過(guò)同一氣室的不同光路）。當(dāng)測(cè)量氣室中存在CO時(shí)，探測(cè)器測(cè)量通道輸出信號(hào)減弱，而參考通道信號(hào)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(guò)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(bǔ)償濾光器；③軟件算法扣除干擾。實(shí)測(cè)表明，500mg/m3 CO?或室溫飽和水蒸氣產(chǎn)生的干擾信號(hào)≤±2%滿量程，遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)標(biāo)要求。

步驟4：輸出與數(shù)據(jù)管理
經(jīng)過(guò)線性校正（線性度≤±2%滿量程）、重現(xiàn)性驗(yàn)證（≤1%滿量程）后，結(jié)果以0.1ppm分辨率顯示在彩色觸摸屏上，同時(shí)自動(dòng)存儲(chǔ)5000組數(shù)據(jù)，并支持SD卡擴(kuò)展、RS485遠(yuǎn)程通訊及微信小程序?qū)崟r(shí)查看。

四、為什么選擇NDIR法？

相較于電化學(xué)傳感器或氣相色譜法，非分散紅外法具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：

• 無(wú)耗材、壽命長(zhǎng)：非消耗型物理檢測(cè)，無(wú)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(yīng)快速：ET-3015A響應(yīng)時(shí)間≤45秒，預(yù)熱穩(wěn)定后（30分鐘）可連續(xù)工作4小時(shí)（電池供電）。

• 自動(dòng)零點(diǎn)校準(zhǔn)：有效抑制長(zhǎng)時(shí)間使用導(dǎo)致的零點(diǎn)漂移，確保符合JJG635-2011二級(jí)儀表技術(shù)要求。