基于傅里葉變換紅外光譜分析的火災(zāi)氣態(tài)產(chǎn)物定量監(jiān)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、火災(zāi)是各種災(zāi)害中發(fā)生最頻繁且極具毀滅性的災(zāi)害之一，它遍及城市和鄉(xiāng)村，造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、環(huán)境污染甚至生態(tài)失衡。在所有火災(zāi)中都會(huì)產(chǎn)生大量有毒有害氣體，火災(zāi)氣態(tài)產(chǎn)物具有非常大的毒性，是威脅人員生命安全的主要因素。對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的有毒有害氣體濃度進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的分析，對(duì)應(yīng)急救援決策和有效地實(shí)施救援具有重要的作用。同時(shí)，在進(jìn)行火災(zāi)科學(xué)相關(guān)的研究工作時(shí)，也需要有可以在線獲得多種氣體成分的動(dòng)態(tài)濃度數(shù)據(jù)的定量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以對(duì)研究提供重要的數(shù)據(jù)參考。因此，

2、研究一種能同時(shí)監(jiān)測(cè)多種毒性氣體濃度的在線動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，不論對(duì)于現(xiàn)實(shí)的保護(hù)火場(chǎng)中人員生命安全還是進(jìn)行火災(zāi)科學(xué)研究都具有非常重要的意義。而現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)方法并不能滿足火災(zāi)毒性氣體探測(cè)所要求的實(shí)時(shí)性、在線性、多組分、高精度。針對(duì)以上要求，本文對(duì)基于傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)方法的多組分在線定量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的理論和方法進(jìn)行了探索和研究，發(fā)展出定量分析模型，實(shí)現(xiàn)了多組分氣態(tài)產(chǎn)物的在線定量監(jiān)測(cè)。 本文以CO、CO2、NO、SO2、NO2五種氣

3、體作為待檢測(cè)氣體。采用基于FT-IR的定量分析方法，使用FT-IR光譜儀，輔以多次反射氣體池，采集得到待測(cè)氣體的紅外光譜．同時(shí)，應(yīng)用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立光譜數(shù)據(jù)與濃度數(shù)據(jù)之間的定量關(guān)系模型，通過應(yīng)用所建立的模型對(duì)待測(cè)樣本的紅外光譜中各種氣體組分(CO、CO2、NO、SO2、NO2)光譜信息進(jìn)行運(yùn)算，得到待測(cè)樣品中五種待檢測(cè)氣體的濃度。 研究過程中以基于FT-IR方法建立定量模型的一般步驟為主線，設(shè)計(jì)和完善了一套行之有效的操作方法，

4、并以實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)方法為基礎(chǔ)，分析了光譜定量分析模型的化學(xué)計(jì)量學(xué)原理，根據(jù)火災(zāi)氣體探測(cè)的特點(diǎn)選擇了以偏最小二乘(PLS)方法作為定量模型，建立了CO、CO2、NO、SO2、NO2五種氣體的紅外光譜校正集以及定量模型，并根據(jù)誤差分析理論形成了一套檢驗(yàn)建立定量模型過程中各環(huán)節(jié)質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，最后運(yùn)用所建立的測(cè)量系統(tǒng)對(duì)所關(guān)心氣體進(jìn)行定量監(jiān)測(cè)。實(shí)驗(yàn)表明，本測(cè)量系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所關(guān)心氣體的在線定量監(jiān)測(cè)，具有較好的測(cè)量精度，測(cè)量精度在滿量程的2％(