日本HORIBA（堀場制作所）作為分析儀器制造商，其氮氧化物（NOx）監(jiān)測儀主要基于化學(xué)發(fā)光法（CLD，Chemiluminescence Detection） 和非分散紅外法（NDIR） 等原理，其中化學(xué)發(fā)光法是用于高精度NOx測量的核心技術(shù)。以下是詳細工作原理說明：

1. 化學(xué)發(fā)光法（CLD）原理

HORIBA的NOx監(jiān)測儀（如CLA系列）廣泛采用化學(xué)發(fā)光法，專門用于測量NO（一氧化氮）和總NOx。

工作原理步驟：

• NO與O?反應(yīng)：
  采樣氣體中的NO與儀器內(nèi)部產(chǎn)生的臭氧（O?）在反應(yīng)室中混合，發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：

  $$\text{NO}+{\text{O}}_3\to {\text{NO}}_2^{?}+{\text{O}}_2$$

  生成的NO?分子處于激發(fā)態(tài)（NO??）。

• 發(fā)光檢測：
  激發(fā)態(tài)的NO??在返回基態(tài)時，會釋放出特定波長的光（近紅外光，波長590–2500 nm）。
  發(fā)光強度與NO濃度成正比，通過光電倍增管（PMT） 檢測光信號，即可計算出NO濃度。

• NOx（總氮氧化物）測量：
  若要測量總NOx（NO + NO?），需先將氣體通過鉬催化劑轉(zhuǎn)換器，將NO?還原為NO：

  $${\text{NO}}_2\stackrel{\text{催化劑}}{\to }\text{NO}+\frac{1}{2}{\text{O}}_2$$

  再通過上述CLD法測量轉(zhuǎn)換后的NO濃度，即為總NOx值。
  NO?濃度通過差值計算：

  $${\text{NO}}_2=\text{NOx}?\text{NO}$$

技術(shù)特點：

• 高靈敏度與準(zhǔn)確性：檢測下限可達ppb（十億分之一）級別。

• 抗干擾性強：其他氣體（如CO?、CO）不參與發(fā)光反應(yīng)，幾乎無交叉干擾。

• 快速響應(yīng)：適用于汽車尾氣、工業(yè)排放等動態(tài)監(jiān)測。

2. 非分散紅外法（NDIR）

HORIRA的部分多組分氣體分析儀（如VIA-510系列）采用NDIR原理測量NO等其他氣體，但NDIR對NO?的靈敏度較低，因此NOx監(jiān)測仍以CLD為主。

• 原理：不同氣體吸收特定波長的紅外光，通過檢測紅外光源通過氣體后的衰減程度，計算氣體濃度。

• 應(yīng)用場景：常用于固定污染源排放監(jiān)測，配合CLD或電化學(xué)傳感器使用。

3. 儀器典型結(jié)構(gòu)

HORIBA NOx監(jiān)測儀通常包含以下模塊：

1. 采樣系統(tǒng)：過濾粉塵、除濕等預(yù)處理。

2. 反應(yīng)室與臭氧發(fā)生器：CLD核心反應(yīng)區(qū)域。

3. 光電檢測器（PMT）：將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

4. 催化劑轉(zhuǎn)換器：用于NO?還原（可選模塊）。

5. 信號處理器與控制器：數(shù)據(jù)計算和輸出。

4. 應(yīng)用領(lǐng)域

• 汽車尾氣檢測：符合排放標(biāo)準(zhǔn)（如歐標(biāo)、國標(biāo)）。

• 工業(yè)過程控制：火力發(fā)電、化工等行業(yè)的NOx排放監(jiān)測。

• 環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測：城市監(jiān)測站、科研機構(gòu)。

5. 優(yōu)勢與技術(shù)創(chuàng)新

• 自動校準(zhǔn)功能：內(nèi)置零點和跨度校準(zhǔn)，確保長期穩(wěn)定性。

• 多組分同時測量：可集成CO、CO?、THC等監(jiān)測模塊。

• 耐腐蝕設(shè)計：適應(yīng)高溫高濕或腐蝕性氣體環(huán)境。

總結(jié)

HORIBA的NOx監(jiān)測儀以化學(xué)發(fā)光法（CLD） 為核心，通過NO與O?反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)發(fā)光來高精度測量NO/NOx濃度，結(jié)合催化劑轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)NO?的間接測量。該技術(shù)因其靈敏度高、抗干擾性強，成為環(huán)境監(jiān)測和工業(yè)過程控制領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)方法之一。