便攜式傅里葉紅外氣體分析儀（便攜式FTIR氣體分析儀）是基于傅里葉變換紅外光譜技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備，核心是通過(guò)紅外光與氣體分子的特異性吸收，實(shí)現(xiàn)多組分氣體的快速、定性定量分析，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)泄漏檢測(cè)、應(yīng)急救援等場(chǎng)景。其工作原理可拆解為紅外光源發(fā)射、干涉調(diào)制、氣體吸收、信號(hào)檢測(cè)、傅里葉變換與數(shù)據(jù)分析五大核心環(huán)節(jié)，兼具便攜性與高精度優(yōu)勢(shì)。
一、核心工作流程：五步完成氣體檢測(cè)
1.紅外光源發(fā)射：提供廣譜紅外光
儀器內(nèi)置廣譜紅外光源（如碳化硅光源、金屬絲光源），可發(fā)射波長(zhǎng)范圍為2.5-25μm（波數(shù)4000-400cm?¹）的連續(xù)紅外光，覆蓋絕大多數(shù)氣體分子的特征吸收波段，為后續(xù)檢測(cè)提供基礎(chǔ)光源。
光源發(fā)射的紅外光具有連續(xù)光譜特性，能同時(shí)覆蓋多種氣體的吸收峰，滿(mǎn)足多組分氣體同時(shí)檢測(cè)的需求。
便攜式設(shè)備的光源采用低功耗設(shè)計(jì)，適配電池供電，確保現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間使用。
2.干涉調(diào)制：生成干涉光（核心技術(shù)）
這是傅里葉紅外光譜技術(shù)的核心環(huán)節(jié)，通過(guò)邁克爾遜干涉儀將連續(xù)紅外光調(diào)制為干涉光，實(shí)現(xiàn)光譜信號(hào)的編碼。
邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)：由分束器、動(dòng)鏡、定鏡組成：
分束器：將入射紅外光分為兩束，50%透射至動(dòng)鏡，50%反射至定鏡。
動(dòng)鏡：通過(guò)精密驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，改變反射光的光程；定鏡固定不動(dòng)，反射光光程恒定。
兩束反射光再次匯合于分束器時(shí)，因光程差產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，形成干涉光。
干涉光特性：干涉光的強(qiáng)度隨動(dòng)鏡位置（光程差）周期性變化，包含了入射紅外光的全部光譜信息，相當(dāng)于對(duì)原始光譜進(jìn)行了"編碼"。
便攜式設(shè)備的干涉儀采用輕量化、防震設(shè)計(jì)，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)檢測(cè)的需求，動(dòng)鏡定位精度可達(dá)微米級(jí)，確保干涉信號(hào)穩(wěn)定。
3.氣體吸收：特異性光譜吸收
干涉光穿過(guò)氣體樣品池，與待測(cè)氣體分子發(fā)生相互作用，氣體分子選擇性吸收特定波長(zhǎng)的紅外光，使干涉光的強(qiáng)度發(fā)生特異性衰減。
樣品池設(shè)計(jì)：便攜式設(shè)備通常采用長(zhǎng)光程樣品池（光程可達(dá)10-100m，通過(guò)多次反射實(shí)現(xiàn)），即使氣體濃度極低（ppb級(jí)），也能產(chǎn)生明顯的吸收信號(hào)，提升檢測(cè)靈敏度。
特異性吸收原理：不同氣體分子的化學(xué)鍵振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)頻率不同，僅吸收與自身振動(dòng)/轉(zhuǎn)動(dòng)頻率匹配的紅外光，形成特征吸收峰。例如：CO?在4.26μm（2349cm?¹）處有強(qiáng)吸收峰，SO?在7.35μm（1360cm?¹）處有特征吸收峰，通過(guò)識(shí)別吸收峰位置和強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)氣體定性定量分析。
采樣方式：支持現(xiàn)場(chǎng)直接采樣、負(fù)壓抽吸采樣等，部分設(shè)備可搭配采樣探桿，實(shí)現(xiàn)煙道、管道等密閉空間的氣體檢測(cè)。
4.信號(hào)檢測(cè)：將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)
透過(guò)樣品池的干涉光被紅外探測(cè)器（如碲鎘汞MCT探測(cè)器、熱釋電探測(cè)器）接收，探測(cè)器將光強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，輸出干涉圖（光強(qiáng)-光程差曲線(xiàn)）。
探測(cè)器的響應(yīng)波段與光源匹配，確保能捕捉到氣體吸收后的干涉信號(hào)；便攜式設(shè)備的探測(cè)器采用低溫制冷（如液氮制冷、熱電制冷）技術(shù)，降低噪聲，提升檢測(cè)靈敏度，最低檢測(cè)限可達(dá)ppb級(jí)（10??）。
信號(hào)處理模塊對(duì)探測(cè)器輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，去除噪聲干擾，得到清晰的干涉圖信號(hào)。
5.傅里葉變換與數(shù)據(jù)分析：解碼光譜并計(jì)算濃度
這一步是將干涉圖還原為光譜圖，并實(shí)現(xiàn)氣體定性定量分析的核心環(huán)節(jié)。
傅里葉變換：儀器內(nèi)置的微處理器對(duì)干涉圖信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換（FFT），將"編碼"的干涉信號(hào)還原為紅外吸收光譜圖（吸光度-波數(shù)/波長(zhǎng)曲線(xiàn)），完成光譜信號(hào)的"解碼"。
定性分析：將測(cè)得的樣品光譜與儀器內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)氣體光譜庫(kù)（包含數(shù)百種氣體的特征光譜）進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)匹配特征吸收峰的位置和形狀，確定樣品中含有的氣體組分。
定量分析：基于朗伯-比爾定律，通過(guò)測(cè)量特征吸收峰的吸光度（峰高或峰面積），結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)（預(yù)先繪制的濃度-吸光度關(guān)系），計(jì)算出各氣體組分的濃度。
便攜式設(shè)備支持實(shí)時(shí)計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、現(xiàn)場(chǎng)打印，部分設(shè)備可通過(guò)藍(lán)牙、WiFi連接手機(jī)或電腦，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和分析。
二、核心技術(shù)亮點(diǎn)：便攜與精準(zhǔn)的平衡
多組分同時(shí)檢測(cè)：一次采樣可同時(shí)分析數(shù)十種氣體組分（如CO、CO?、SO?、NO?、VOCs等），無(wú)需更換檢測(cè)模塊，適配復(fù)雜氣體場(chǎng)景。
高精度與高靈敏度：檢測(cè)精度可達(dá)±1%FS，最低檢測(cè)限低至ppb級(jí)，滿(mǎn)足痕量氣體檢測(cè)需求；傅里葉變換技術(shù)的分辨率高（可達(dá)0.1cm?¹），能區(qū)分吸收峰重疊的氣體組分。
便攜性與快速響應(yīng)：設(shè)備重量通常在5-20kg，內(nèi)置電池可連續(xù)工作數(shù)小時(shí)，適合現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)檢測(cè)；從采樣到出結(jié)果僅需1-5分鐘，應(yīng)急響應(yīng)速度快。
抗干擾能力強(qiáng)：通過(guò)光譜解析技術(shù)，可有效排除水汽、粉塵等干擾因素，即使在復(fù)雜環(huán)境中也能精準(zhǔn)檢測(cè)，無(wú)需復(fù)雜的樣品預(yù)處理。
三、誤差來(lái)源與精度保障
樣品干擾：水汽會(huì)在紅外波段產(chǎn)生強(qiáng)吸收，干擾其他氣體檢測(cè)，需通過(guò)除濕裝置去除樣品中的水分；粉塵會(huì)遮擋紅外光，需加裝過(guò)濾器。
溫度壓力影響：溫度、壓力變化會(huì)影響氣體分子的吸收強(qiáng)度，儀器內(nèi)置溫度壓力傳感器，自動(dòng)補(bǔ)償溫度壓力對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。
光譜庫(kù)匹配：標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)的準(zhǔn)確性直接影響定性定量結(jié)果，需定期更新光譜庫(kù)，確保覆蓋待測(cè)氣體組分。
儀器校準(zhǔn)：定期使用標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)儀器，建立準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，每6-12個(gè)月送至計(jì)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行法定校準(zhǔn)，確保檢測(cè)精度。
