排放测量仪的测量原理：NDIR 与电化学传感器

排放测量仪器主要采用NDIR红外测量和电化学传感器技术，对CO、CO₂、O₂、NO、NO₂、SO₂等气体浓度进行测量。不同测量原理在测量组分、量程、稳定性及应用场景方面各有特点。本文介绍NDIR和电化学传感器的工作原理、优势与局限，并帮助您了解如何根据测量任务选择合适的测量技术。

排放测量仪器主要采用 NDIR 测量池和电化学传感器，用于可靠测定 CO、CO₂、NO、NO₂ 或 SO₂ 等气体的浓度，并以 mg/m³ 或 vol.% 表示。两种测量原理各具特点，分别适用于不同的测量组分、测量范围及仪器设计。

NDIR 测量——用于气体分析的红外技术

NDIR 是非分散红外测量（Non-Dispersive Infrared）的缩写，主要用于测定具有明显红外吸收带的气体，例如 CO、CO₂ 或 NO。

其工作原理基于气体分子会在特定波长吸收红外辐射。NDIR 分析仪将红外光通过充满待测气体的测量池，检测器测量被气体吸收后衰减的辐射强度。根据发射光强与检测光强之间的比值，并依据 Lambert-Beer 定律计算气体浓度。

典型的 NDIR 测量池包括：

在排放测量仪器中，通常会组合多个 NDIR 测量通道，以并行测量不同气体。通过调整测量池长度、光学滤光片和信号处理方式，可以针对不同要求设置测量范围——从较低的 ppm 范围一直覆盖到百分比浓度范围。

电化学传感器主要用于测量 O₂、CO、NO、NO₂ 和 SO₂，尤其适用于紧凑型便携式排放测量仪器。电化学传感器由包含电解质和电极的测量池组成。待测气体扩散进入测量池并发生电化学反应，由此产生的电流与气体浓度成正比。

电化学传感器的优势在于结构紧凑，可以在一台仪器中组合多个传感器，并具有相对较短的响应时间。这使得多组分排放测量仪器能够采用便携式设计，并灵活应用于日常服务工作。

与此同时，电化学传感器具有一定的使用寿命，其寿命取决于工作温度、气体暴露情况以及使用频率。因此，定期检查传感器，并在必要时进行更换，是专业维护方案的重要组成部分。

NDIR 测量池具有良好的长期稳定性，并且针对特定气体具有较高的选择性。因此，它特别适用于固定式排放测量系统，以及需要连续、长期进行测量的应用。典型应用包括：

电化学传感器则具有灵活、紧凑的特点。它们主要应用于便携式排放测量仪器，用于在服务和调试作业过程中同时记录多种气体组分。典型应用包括：

测量原理的选择取决于多个因素：

在许多系统中，两种技术会结合使用：电化学传感器与 NDIR 测量池相互补充，用于覆盖其他测量组分或满足便携式应用场景的需求。对于用户而言，了解不同测量组分采用何种测量原理，以及由此产生的维护要求，是十分重要的。

需要注意的是：测量原理与仪器形态、测量准确度之间并不存在简单的对应关系。

例如：

NDIR 红外测量同样可以应用于便携式排放测量仪器，用于测量 CO₂ 等具有明显红外吸收特性的气体。
另一方面，并非所有气体组分都适合采用 NDIR 原理，因为不同气体在红外光谱中的吸收特性不同，在某些波段可能缺乏足够明显的吸收特征，或者存在需要补偿的光谱交叉干扰。
因此，对于 O₂、NO、NO₂、SO₂ 等不同组分，电化学传感器在许多应用中具有重要优势。

因此，不能简单地将“电化学”理解为精度较低的测量方式，也不能将“红外”理解为一定更精确的测量方式。

可靠的排放测量取决于测量原理与被测组分、测量范围及实际工况之间是否匹配。

在实际仪器中，采用 NDIR 与电化学传感器相结合的多原理方案，往往正是为了针对不同气体组分发挥各自的优势。

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