红外分析仪依靠红外光源发射特征波段光线，利用气体分子红外吸收特性完成组分定量检测，在废气监测、化工过程分析领域大量使用。红外光源会随着通电时长、温度变化逐步衰减，光强缓慢下降会造成检测基线漂移，带来浓度测量偏差。本文探究红外分析仪光源衰减变化规律，搭建信号补偿算法，降低光源老化对测量结果的干扰。
光源衰减分为短期波动和长期衰减两类。短期波动来自供电电压波动、腔体温湿度变化，光强在小范围内快速起伏；长期衰减来自光源灯丝或者红外发光元件老化，光强随累计工作时长逐步下降，衰减速率和光源工作温度、启停频次相关。光源衰减之后，测量通道和参比通道的光强同步变化，仅依靠原始信号计算浓度会持续偏离真实值。
本次补偿方案基于双光路差分检测架构，利用不受气体吸收的参比通道信号表征光源实时光强。先采集光源在不同工作时长下的参比光强数据，拟合光源衰减趋势模型，建立光强衰减系数和运行时长、腔体温度的关联关系。算法实时读取参比通道信号，对照衰减模型对测量通道吸收信号做乘性补偿，修正朗伯比尔计算过程中的光强基准，抵消光源衰减带来的基线偏移。算法增加阈值判断，区分正常缓慢衰减和光源故障突变，减少误补偿。
开展长时间连续测试验证，使用标准浓度气体，对比补偿前后测量数据。结果显示，引入补偿算法之后，光源老化带来的漂移得到抑制，长时间运行下测量重复性更好，浓度示值偏差变小。
光源补偿算法属于软件层面优化，但是不能替代硬件维护。光源到达使用周期后依旧需要更换，光学窗口积灰也会带来光强衰减，需要定期清洁气室镜片。日常校准过程中，同步记录参比通道光强，更新衰减模型参数，持续维持补偿效果。该补偿算法可以嵌入红外分析仪主控程序，提升在线监测设备长期无人值守运行的数据稳定性，降低频繁零点校准的工作量。(全文795字)
您的位置：