OMA-2000分光光谱气体分析仪

分析仪根据此光谱信息采用差分光学吸收光谱算法（DOAS，Differential Optical Absorption Spectroscopy），得到被测气体的浓度。整个测量原理的过程如图2所示。图3则显示了SO₂、NH₃、NO、NO₂这四种气体在紫外波段的吸收征谱线。

图2 OMA-2000原理示意图

图3 气体吸收谱线图

全光谱分析技术
    由于同种气体在不同光谱波段有不同的吸收，不同气体在同光谱波段的吸收叠加作用，通过对连续光谱的分析，可以同时测量多种气体。

OMA-2000分光光谱气体分析仪采用全息光栅对被测气体吸收后的光进行分光，使用阵列检测器将分光后的光信号转换成电信号，获得介质的连续吸收光谱，从而实现了多种气体的同时测量。
   差分光学吸收光谱算法
OMA-2000分光光谱气体分析仪使用独的差分光学吸收光谱算法对连续光谱数据进行处理得到气体浓度。光束穿过长度为L的被测气体环境后，由于气体对光的吸收作用，光能量将发生衰减，被测气体在波长λ处对光强的吸收。

通过对连续光谱的分析，可同时测量多种气体化学组分的浓度，具备集成度和性价比；

l 测量精度、稳定性好

采用了DOAS（差分光学吸收光谱）算法，测量结果不受烟尘、水分等因素的干扰，测量准确度；同时DOAS算法也消除了由仪器老化引起的误差，测量稳定性好；

l 可靠性

采用脉冲氙灯作为光源，寿命达10⁹次；采用固化的光谱仪，无运动部件；

l 模块化设计、替换方便

内部核心部件采用模块化设计，光谱仪与气体室之间采用光纤连接，维护方便；

l 度智能化、数字化

OMA-2000内置多块性能处理器，处理器间采用速数据总线通讯技术，各模块具备强大的数字化配置功能和检测功能；采用触摸屏的人机界面，操作简单、方便使用；

l 丰富的用户接口

OMA-2000提供了丰富的接口，可方便地集成到各类控制和监测系统。可通过GPRS、RS485和RS232等多种通信方式组建无线或有线网络，为仪器的日常操作、维护和管理提供了便利。

能同时测量多组份气体的浓度，并实时显示在液晶屏上；

l 标定和调零

仪器支持手动和自动方式的标定和调零功能，能够输出开关量控制相关的外围设备启动标定和调零过程，也能够由外部设备触发仪器启动调零标定过程，具有气体吸收截面自动更新和判断标气是否耗尽的功能；

l 报警和故障管理

能够启动气体浓度报警和仪器故障报警，并能够采集来自外部设备的报警信息，并进行相应的动作，报警和故障信息能够通过接口上报；

l 信号输入输出

能够采集来自外部的开关量和模拟量输入，并启动相应动作，同时能够将仪器的信息和控制命令通过开关量和模拟量输出；

l 自检功能

具有定期自动检测仪器内部各部件是否正常工作的能力。

OMA-2000分析仪面向烟气排放连续监测系统（Continuous Emission Measurement Systems,简称CEMS）应用。下面以目前CEMS市场上常见的冷凝式预处理系统来说明OMA-2000分析仪的气路连接。烟气流路如下：烟气经过伴热采样管到达预处理，在预处理中先后经过过滤器和冷凝器，然后到达仪表内部的气体室，在通过气体室的过程中完成气体浓度的测量。

仪表日常需要的调零和标定气路通过阀门连接到仪表，仪表给出工作状态信息（调零、各气体标定、正常测量等状态，各状态定义请见外部接口），外部PLC根据状态信息控制相应的阀门开关，实现各测量组分的调零、标定和正常测量。典型气路连接图示意如下：

图6  OMA-2000分析仪与预处理单元连接示意图

注意事项
l 为了避免对气体室造成污染，进入仪表的气体应该是温度不于40℃且洁净的气体；
l 通过仪表的气体流量控制为稳定值，般为1L/min；
l 放置仪表的机柜其内部气路要密封良好，保证没有气体泄漏，避免对仪表造成腐蚀；
l 反吹气体不要经过气体室，防止压使气体室损坏。
电气连接
典型连接

电气连接包括如下连接：仪表供电、仪表接地、模拟量输出接口、通讯接口、GPRS接口、

数字量输出接口、数字量输入接口等。

仪表测试的浓度信息可以通过通讯接口和模拟量输出接口与外部工控机、DCS等连接，模拟量输出为有源二线制(4-20)mA接口，通讯接口为RS232接口；数字量输入接口用来获取外部的数字量输入信息，比如按键输入、报警输入等；模拟输出接口反映仪表的运行状态，比如调零、标定、正常测量等，外部PLC可以通过这些状态信息控制泵阀的开关；通过GPRS接口可以远程获得仪表的工作状态信息，以便于远程维护。典型的电气连接图示意如下：

图7 OMA-2000分析仪在烟气连续监测系统中的应用

电源连接注意事项
l 安装时，检查当地电压与分析仪面板上规定的电压是否相符；
l 电源电缆必须经过根据IEC60227或IEC60245进行的测试，使用环境温度为：0℃～70℃；
l 电源电缆必须跟混合电缆（信号传输和控制电缆）分开走线；
l 分析仪通过插头连接电源，只有业人员才能进行连接操作。插头导线截面积不小于1mm²，且火线必须连接到正确位置；
l 电源电缆不得接触温度于70℃的表面。

信号电缆连接注意事项
l 如果信号传输电缆（如(4-20)mA输出）经过可爆性区域，那么电缆必须保证自身绝对安全，同时分析仪配置能量限制模块，附加模块的标志必须在仪器外壳上清晰可见；
l 使用数字量输出和输入接口时，请加入继电器进行隔离保护，保证仪表的数字接口不被意外情况损坏；
l (4-20)mA输出端内部有电流限制电路，输出电压为24V DC，各输出通道相互独立但不隔离；
l (4-20)mA输入的大共模电压不大于50V DC，各输出通道相互独立但不隔离；
l 数字输入端口接内部光耦的输入，输入逻辑低电平信号电压（0V~4V），输入逻辑电平信号电压（8V~14V），输入直流电压不大于24V，内部电流限制并有过压和反极性保护，各通道相互独立、隔离；l (4-20)mA输出/输入必须使用屏蔽线，RS485、RS232通信建议使用屏蔽双绞线。

OMA-2000分析仪的软件系统OMA-Monitor实现信号处理、数据计算以及人机界面中的触摸屏操作和液晶显示等功能，同时执行系统的自检、标定、报警等内容。此外，该运行程序还可通过RS232、RS485实现与上位机（工控机）的数据通讯。
操作面板
面板外观

OMA-2000分析仪的软件系统的操作面板为液晶触摸屏。液晶触摸屏显示气体分析的各种信息并用于完成所有用户操作，如设置报警参数、组分选择、设置环境温度、压力及系统标定等。
典型界面
OMA-Monitor软件系统的用户程序所有界面均可分为三个部分：标题栏、模式切换按键（仪器级和组分级）以及信息显示区域，如图8所示。

图8  典型界面图

l 标题栏

标题栏为所有界面共有，显示当前界面名称以及仪器状态；

l 仪器级模式切换按键

仪器级模式切换按键为所有界面共有，通过该按键可方便的在仪器测量和仪器管理界面间切换；

l 组分级模式切换按键

组分级模式切换按键为所有界面共有，按键个数与仪器测量的气体测量组分数目相同。通过这些按键可方便的在气体测量和气体管理界面间切换；

l 信息显示区域

不同界面信息显示区域的内容不同。当前界面为仪器测量界面时，显示所有组分的浓度数值；当前界面为仪器管理界面时，显示仪器的管理选项；当前界面为组分测量界面时，显示该组分气体的浓度数值和曲线等；当前界面为组分管理界面时，显示该组分气体的管理选项。

以下是建议用户采用的调零、标定周期：

l 零点标定周期：7d；

l 量程标定周期：7d。

首先确保标气瓶中的气体压力大于3个标准大气压，标气的流量控制在1L/min以下。

采用自动标定时，仪表的工作流程为：先进行零点标定，然后进行量程标定。标定按照界面上的气体依次进行。

采用手动标定时，首先通入零气，对仪表进行零点标定，然后分别通入相应气体的标气，对不同气体组分进行标定。

仪表维护

OMA-2000分光光谱气体分析仪应用于CEMS烟气排放连续监测系统，应确保其工作在额定的温度条件下（5℃~40℃），否则测量结果会有偏差。

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