บทนำและการพัฒนาการประยุกต์ใช้เครื่องวิเคราะห์อุณหภูมิและความชื้นสูงของก๊าซไอเสียแบบออนไลน์

บทนำและการพัฒนาการประยุกต์ใช้ เครื่องวิเคราะห์อุณหภูมิและความชื้น สูงของก๊าซไอเสียแบบออนไลน์

คำนำ

การวัดความชื้นในก๊าซไอเสียของแหล่งกำเนิดมลพิษคงที่นั้นมีจุดประสงค์หลักเพื่อหาปริมาณออกซิเจนในสถานะแห้ง เพื่อคำนวณปริมาณก๊าซไอเสียและการปล่อยมลพิษทางอากาศที่แท้จริง เนื่องจากก๊าซไอเสียที่มีความชื้นมีอุณหภูมิสูง มีฝุ่นละอองจำนวนมาก และมีความแตกต่างขององค์ประกอบในก๊าซไอเสียสูงในหม้อไอน้ำหรือเตาเผาอุตสาหกรรมที่ใช้ในภาคอุตสาหกรรม เช่น โรงไฟฟ้าพลังความร้อน โรงงานปิโตรเคมี โรงงานเผาขยะ โรงงานเหล็ก ฯลฯ นอกจากนี้ การวัดความชื้นยังเป็นปัญหาที่ยากในระดับโลก ดังนั้นการตรวจวัดความชื้นในก๊าซไอเสียแบบออนไลน์จึงทำได้ยากมาก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การวัดอุณหภูมิและความชื้นสูงของก๊าซไอเสียในครัวเรือนส่วนใหญ่ทำด้วยมือ กล่าวคือ ตามข้อกำหนดของ GB/T 16157-1996 "วิธีการกำหนดอนุภาคและเก็บตัวอย่างมลพิษทางอากาศในไอเสียของแหล่งกำเนิดมลพิษคงที่" ได้เลือกใช้วิธีการชั่งน้ำหนัก วิธีการควบแน่น และวิธีการใช้ลูกบอลแห้งและเปียกในการวัด และป้อนค่าเฉลี่ยเข้าไปในระบบ CEMS ด้วยการพัฒนาและความก้าวหน้าของเทคโนโลยีและความใส่ใจในการรักษาสิ่งแวดล้อมของประเทศที่เพิ่มมากขึ้น ปัจจุบันในประเทศจีนมีวิธีการวัดอุณหภูมิและความชื้นสูงของก๊าซไอเสียแบบออนไลน์อยู่ 4 วิธี ได้แก่ 1. วิธีการวัดค่าความต้านทานและความจุ 2. วิธีการวัดโดยใช้หลักการของเซอร์โคเนียมออกไซด์แบบกระแสจำกัด 3. วิธีการฉีดกระแทก (ลูกบอลแห้งและเปียก) 4. วิธีการดูดซับสเปกตรัมอินฟราเรด

1. วิธีความต้านทานและความจุ

วิธีการวัดความต้านทาน-ความจุที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิและความชื้นสูงของก๊าซไอเสียในประเทศจีนคือวิธีการวัดความจุ เซ็นเซอร์ที่ใช้ในวิธีนี้ส่วนใหญ่ใช้โพลีอิไมด์เป็นวัสดุไวต่อความชื้น ตัวเก็บประจุไวต่อความชื้นที่ทำจากโพลีเมอร์ชนิดนี้มีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดี และค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและการสูญเสียไดอิเล็กตริกมีค่าน้อยมาก ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของโพลีอิไมด์อยู่ที่ 2-3 ในสภาวะแห้งสนิท และค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของโมเลกุลน้ำอยู่ที่ประมาณ 80 ที่อุณหภูมิ 20°C ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่ฟื้นคืนหลังจากดูดซับโมเลกุลน้ำคือ:

εu=εr+aWuεh (1)

Wu=b(p/p0) εr+ aWuεh （2）

εu คือค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของความชื้นสัมพัทธ์ u%RH, εr คือค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของฟิล์มโพลีอิไมด์ที่ความชื้น 0%RH, a, b คือค่าคงที่โครงสร้าง, εh คือค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของน้ำที่ดูดซับในฟิล์มโพลีอิไมด์, Wu คือความชื้น u%RH ซึ่งเป็นมวลของน้ำที่ดูดซับโดยมวลต่อหน่วยของพอลิเมอร์, p/p0 คือความดันสัมพัทธ์ของสมดุลไอน้ำ เมื่อตัวเก็บประจุไวต่อความชื้นระดับโมเลกุลขนาดใหญ่ดูดซับโมเลกุลของน้ำในสิ่งแวดล้อม ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของวัสดุจะเปลี่ยนแปลง ทำให้ค่าความจุเปลี่ยนแปลงไปด้วย ค่าความชื้นในสิ่งแวดล้อมที่สอดคล้องกันจะคำนวณได้จากการวัดค่าความจุที่เปลี่ยนแปลงไป ปัจจุบัน เซนเซอร์ความจุแบบพอลิเมอร์ไวต่อความชื้นที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิและความชื้นสูงในก๊าซไอเสียใช้โครงสร้างตัวเก็บประจุแบบแบน ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยแผ่นกระจก ขั้วไฟฟ้าล่าง ฟิล์มพอลิเมอร์ไวต่อความชื้น ขั้วไฟฟ้าบน และอื่นๆ ตามสูตรของตัวเก็บประจุแบบแบน ความสัมพันธ์ระหว่างค่าความจุและความชื้นสัมพัทธ์สามารถแสดงได้ดังนี้

รูปที่ 1 แผนภาพโครงสร้างของตัวเก็บประจุไวต่อความชื้นของพอลิเมอร์

ค่าความจุของตัวเก็บประจุที่ไวต่อความชื้น Ch, ε0 คือค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสุญญากาศ, S คือพื้นที่ของอิเล็กโทรดตัวเก็บประจุที่ไวต่อความชื้น, D คือระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดตัวเก็บประจุที่ไวต่อความชื้น และยังเป็นความหนาของฟิล์มที่ไวต่อความชื้นด้วย จากสูตร (1), (2) และ (3) จะเห็นได้ว่าความสัมพันธ์ระหว่างความสามารถในการดูดซับโมเลกุลน้ำของตัวเก็บประจุที่ไวต่อความชื้นและความดันสัมพัทธ์ของสมดุลไอน้ำควรเป็นไปตามไอโซเทอร์มการดูดซับของ Herry นั่นคือ ความสัมพันธ์ระหว่างความจุของตัวเก็บประจุและความชื้นสัมพัทธ์เป็นแบบเชิงเส้น

โดยสรุป เราจะเห็นได้ว่าการวัดความชื้นที่อุณหภูมิสูงสะท้อนถึงความชื้นสัมพัทธ์ในก๊าซไอเสียด้วยวิธีปริมาตรความต้านทาน ตามนิยามของความชื้นสัมพัทธ์: ความชื้นสัมพัทธ์สามารถแสดงได้เป็นอัตราส่วนของความดันน้ำต่อความดันไอน้ำอิ่มตัวที่อุณหภูมิและความดันที่กำหนด ตามนิยามนี้ ความชื้นสัมพัทธ์และอุณหภูมิมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด ในการใช้งานจริง เราต้องการค่าความชื้นของก๊าซไอเสียในรูปของอัตราส่วนปริมาตร เพื่อความสะดวกในการคำนวณปริมาณออกซิเจนแห้งในก๊าซไอเสีย ดังนั้น เพื่อคำนวณอัตราส่วนปริมาตรของไอน้ำในก๊าซไอเสีย จึงจำเป็นต้องวัดอุณหภูมิแวดล้อมของเซ็นเซอร์วัดความชื้น

จากการใช้งานจริงของเครื่องวัดความชื้นก๊าซไอเสียแบบวิธีความต้านทาน-ความจุ พบว่า วิธีความต้านทาน-ความจุมีลักษณะเด่นคือ ตอบสนองเร็ว ขนาดเล็ก และไม่เสียหายง่ายเมื่อมีน้ำควบแน่น ข้อเสียคือ อุณหภูมิของก๊าซไอเสียต้องไม่เกิน 170°C ยิ่งอุณหภูมิสูง ข้อมูลก็จะยิ่งผันผวนได้ง่าย และการวัดความชื้นที่อัตราส่วนปริมาตรน้อยกว่า 6% ทำได้ยาก เนื่องจากความชื้น 0-40% (อัตราส่วนปริมาตร) ของก๊าซน้ำ (ที่อุณหภูมิมากกว่า 30°C) สัมพันธ์กับความดันน้ำอิ่มตัวที่อุณหภูมิ (มากกว่า 100°C) ยิ่งความชื้นสัมพัทธ์สูง การเปลี่ยนแปลงความจุที่สอดคล้องกันก็จะยิ่งน้อยลง แต่ช่วงหรือความละเอียดของการเปลี่ยนแปลงความจุมีจำกัด ประการที่สาม ก๊าซไอเสียจากการเผาขยะ ก๊าซไอเสียจากโรงงานโลหะ และอื่นๆ มักมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ทำให้ขั้วไฟฟ้าเสียหายได้ง่ายและมีอายุการใช้งานสั้นมาก

2. หลักการวิธีการจำกัดกระแสของเซอร์โคเนีย

เซอร์โคเนียชนิดกระแสจำกัดทำงานโดยใช้หลักการของปั๊มออกซิเจนเซอร์โคเนีย

กล่าวคือ ขั้นแรก สารอิเล็กโทรไลต์แข็งเซอร์โคเนียจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูง (มากกว่า 350°C) ในขณะเดียวกัน แรงดันไฟฟ้าที่ใช้จะถูกส่งไปยังขั้วไฟฟ้าแพลทินัมทั้งสองด้านของสารอิเล็กโทรไลต์แข็งเซอร์โคเนีย โมเลกุลออกซิเจนที่ด้านแคโทดจะถูกเร่งปฏิกิริยาให้กลายเป็นไอออนออกซิเจน และถูกขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ส่งไปยัง "ปั๊ม" ไปยังแอโนด กระแสเอาต์พุตของเซ็นเซอร์จะไม่เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าที่ส่ง เมื่อความเข้มข้นของออกซิเจนในบรรยากาศคงที่ แต่จะถึงค่าคงที่ค่าหนึ่ง ซึ่งเรียกว่าค่ากระแสจำกัดภายใต้ความเข้มข้นของออกซิเจน และโดยทั่วไปเรียกว่าระดับกระแสจำกัดแรก I1 ตามหลักการนี้ โดยการวางเซ็นเซอร์กระแสจำกัดในสภาพแวดล้อมที่มีไอน้ำและเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่ส่ง จะสามารถวัดค่ากระแสจำกัดที่มีนัยสำคัญได้ ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าระดับกระแสจำกัดที่สอง I2 แม้ว่าค่ากระแสนี้จะมีโมเลกุลออกซิเจนและโมเลกุลน้ำที่แตกตัวเป็นไอออนอยู่ก็ตาม ค่ากระแสจำกัดทั้งสองค่าจะเป็นสัดส่วนกับปริมาณออกซิเจนในสภาพแวดล้อมและปริมาณออกซิเจนที่มีไอน้ำตามลำดับ กลไกปฏิกิริยาระดับจุลภาคของเซอร์โคเนียบนแคโทดและแอโนดมีดังนี้:

ด้านแคโทด O2+4e- → 2O2- (1)

H2O+2e-→H2+O2- (2)

ด้านแอโนด O2-→1/2O2+2e- (3)

รูปที่ 2 โครงสร้างเซนเซอร์เซอร์โคเนียมออกไซด์ชนิดกระแสจำกัด

ตามกฎของฟิกส์ (Ficks rule) ของเซ็นเซอร์ที่จำกัดการแพร่ของก๊าซ โดยสมมติว่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของออกซิเจนและไอน้ำเท่ากัน ค่ากระแสจำกัดทั้งสองสามารถแสดงได้ดังนี้:

ในสูตร: F คือค่าคงที่ของฟาราเดย์

D คือค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของก๊าซผสม

S คือพื้นที่ของรูจำกัดกระแส (รูแพร่) ในเซอร์โคเนียมออกไซด์

P คือความดันรวมของก๊าซผสม

R คือค่าคงที่ของแก๊ส

T คืออุณหภูมิใช้งานของเซอร์โคเนีย (เคลวิน)

L คือความยาวของรูแพร่ก๊าซ

ปริมาณออกซิเจนในก๊าซไอเสียสามารถคำนวณได้จากกระแสจำกัดแรก และความชื้นในก๊าซไอเสียสามารถคำนวณได้จากความแตกต่างระหว่างกระแสจำกัดที่สองและกระแสจำกัดแรก ดังนั้น การใช้เครื่องมือวัดความชื้นแบบใช้หลักการกระแสจำกัดของเซอร์โคเนียมออกไซด์จึงมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนเมื่อเทียบกับเครื่องมือวัดความชื้นแบบอื่น ๆ เนื่องจากโดยธรรมชาติแล้วเป็นการวัดออกซิเจน และในการวัดความชื้นจำเป็นต้องวัดออกซิเจนด้วย สำหรับผู้ใช้แล้ว ไม่จำเป็นต้องติดตั้งเครื่องวิเคราะห์การวัดออกซิเจน เครื่องมือวัดความชื้นสามารถให้ข้อมูลการวัดสองอย่างได้พร้อมกัน

จากการใช้งานจริงของเครื่องวัดความชื้นแบบใช้หลักกระแสจำกัดของเซอร์โคเนียมออกไซด์ ข้อดีคือ ขนาดเล็ก ความแม่นยำในการวัดสูง อุณหภูมิไอเสียสามารถใช้ได้ตั้งแต่ระดับปกติจนถึง 500°C และคุ้มค่า ข้อเสียคือ เครื่องไม่สามารถทำงานได้ในน้ำหรือของเหลว และเครื่องอาจเสียหายได้ง่ายในบรรยากาศไอเสียที่มีซิลิคอนไดออกไซด์หรือโลหะหนัก เช่น สารหนูและตะกั่วในปริมาณมาก

ในความเป็นจริง เมื่อพูดถึงอิเล็กโทรดเร่งปฏิกิริยาของเซอร์โคเนียมออกไซด์ มักจะต้องใช้อิเล็กโทรดแพลทินัมในการกำจัดกำมะถัน เนื่องจากถ่านหินในประเทศจีนมีปริมาณกำมะถันสูง อย่างไรก็ตาม ปลายด้านหน้าและด้านหลังของหอขจัดกำมะถันมักต้องตรวจสอบก๊าซไอเสีย แต่หากอิเล็กโทรดแพลทินัมของเซอร์โคเนียมออกไซด์ทำงานในสภาพแวดล้อมก๊าซไอเสียที่มีปริมาณ SO2 สูงเป็นเวลานาน อายุการใช้งานก็จะได้รับผลกระทบอย่างมาก ดังนั้น ในการใช้งานจริง เช่น ทางเข้าการขจัดกำมะถัน การกู้คืนกำมะถันจากก๊าซธรรมชาติ การเผาขยะ และอื่นๆ อิเล็กโทรดเซอร์โคเนียมออกไซด์ที่ใช้อิเล็กโทรดแพลทินัมจึงสึกกร่อนได้ง่าย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เพื่อแก้ปัญหาผลกระทบของบรรยากาศกัดกร่อนต่ออายุการใช้งานของเซอร์โคเนียมออกไซด์ชนิดกระแสจำกัด เซ็นเซอร์เซอร์โคเนียมออกไซด์ที่ใช้ในเครื่องส่งสัญญาณความชื้น PC18 ของบริษัท Shanghai Chang Ai Electronic Technology Co., Ltd. ได้สร้างนวัตกรรมที่กล้าหาญ การเปลี่ยนอิเล็กโทรดเร่งปฏิกิริยาจากเซอร์โคเนียเป็นอิเล็กโทรดเซรามิกได้แก้ปัญหาการใช้งานเซอร์โคเนียชนิดกระแสจำกัดภายใต้สภาวะการเผาขยะทางการแพทย์ อุตสาหกรรมปิโตรเคมี สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC) และอื่นๆ ได้ในคราวเดียว

เครื่องส่งสัญญาณความชื้น PC18

3. วิธีการพ่นแรงกระแทก (ลูกบอลแห้ง-เปียก)

หลักการพื้นฐานของการวัดความชื้นด้วยวิธีลูกบอลแห้ง-เปียก: ใช้เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิเพื่อวัดอุณหภูมิของก๊าซไอเสียเป็นอุณหภูมิของลูกบอลแห้ง ใช้ถังวัดบรรจุน้ำปริมาณหนึ่ง แล้วติดตั้งเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิในถังวัด โดยเซ็นเซอร์จะต้องอยู่ใต้น้ำ จากนั้นให้ก๊าซไอเสียพุ่งกระทบผิวน้ำเหนือเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิในถังวัดอย่างต่อเนื่อง และอุณหภูมิที่วัดได้จะถือเป็นอุณหภูมิของลูกบอลเปียก ตามหลักการถ่ายเทความร้อนและทฤษฎีอุณหพลศาสตร์ สามารถอนุมานสูตรทางคณิตศาสตร์ได้ดังนี้:

ในสูตร:

ความชื้นสัมพัทธ์ (%)

ความดันน้ำอิ่มตัวที่อุณหภูมิทรงกลมเปียก

ความดันน้ำอิ่มตัวที่อุณหภูมิลูกบอลแห้ง

ความดันบรรยากาศ

ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของลูกบอลแห้งและลูกบอลเปียก

ค่าคงที่ สัมพันธ์กับความเร็วลม

จากสูตรทางคณิตศาสตร์ข้างต้น เราสามารถทราบได้อย่างชัดเจนว่า วิธีการฉีดสารเพื่อวัดความชื้นในก๊าซไอเสียนั้น ได้มาจากการวัดอุณหภูมิของก๊าซไอเสียโดยอ้อม เทคโนโลยีการวัดอุณหภูมินั้นค่อนข้างสมบูรณ์และเชื่อถือได้ แม้ในสภาวะการทำงานที่เลวร้ายมาก การเปลี่ยนแปลงของเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิก็ยังรวดเร็วมาก

จากการใช้งานจริงในโรงงานกู้คืนกำมะถันจากก๊าซธรรมชาติ โรงงานแปรรูปอาหาร โรงงานสิ่งทอ โรงงานเผาขยะ ฯลฯ เครื่องวัดความชื้นและอุณหภูมิสูงแบบพ่นละออง (ลูกบอลแห้ง-เปียก) มีอายุการใช้งานยาวนาน (ปัจจุบันใช้งานต่อเนื่องมาห้าปีแล้วและยังคงทำงานได้ตามปกติ) ข้อมูลที่วัดได้มีความแม่นยำและเชื่อถือได้ ปรับตัวได้ดีกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง มีช่วงอุณหภูมิที่กว้าง และต้องการการบำรุงรักษาน้อย ข้อเสียคือราคาสูง ขนาดใหญ่ และต้องเติมน้ำเป็นประจำ

แม้ว่าวิธีการฉีดแรงกระแทกจะเป็นหลักการทำงานของลูกบอลแห้งและลูกบอลเปียก แต่เครื่องมือวัดความชื้นในอากาศที่กรมอุตุนิยมวิทยาใช้กันทั่วไป เช่น เครื่องมือ CI-PC39 ของบริษัท Shanghai Chang Ai Electronic Technology Co., Ltd. เป็นการออกแบบใหม่หรือนวัตกรรมใหม่เพื่อให้ได้ผลการวัดดังกล่าว

เครื่องวิเคราะห์ความชื้น CI-PC39

4. วิธีการดูดซับรังสีอินฟราเรด

การดูดกลืนแสงอินฟราเรดแบบสเปกตรัมกว้างนั้นอาศัยหลักการที่ว่า การดูดกลืนแสงแบบเลือกเฉพาะของโมเลกุลไอน้ำต่อความยาวคลื่นอินฟราเรดที่เฉพาะเจาะจงจะแปรผันตามความเข้มข้นของไอน้ำ อย่างไรก็ตาม นับตั้งแต่ปี 1912 เมื่อฟาวล์ (Fowle) เสนอการวัดความชื้นด้วยอินฟราเรดเป็นครั้งแรก การวัดความชื้นก็เป็นไปอย่างช้าๆ เนื่องจากเทคโนโลยีการดูดกลืนแสงแบบสเปกตรัมกว้างนั้นมีข้อจำกัด แต่ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของสเปกโทรสโกปีเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ (DLAS) ในช่วงทศวรรษ 1990 ทำให้มีการพัฒนาเครื่องวิเคราะห์อุณหภูมิและความชื้นสูงแบบออนไลน์สำหรับก๊าซไอเสีย เมื่อเปรียบเทียบกับสเปกโทรสโกปีการดูดกลืนแสงอินฟราเรดแบบดั้งเดิม เทคนิค DLAS จัดอยู่ในกลุ่มการดูดกลืนแสงแบบสเปกตรัมแคบ เนื่องจากความกว้างของสเปกตรัม (น้อยกว่า 0.0001 นาโนเมตร) ของแหล่งกำเนิดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์นั้นเล็กกว่าการขยายตัวของเส้นการดูดกลืนแสงของก๊าซมาก โมเลกุลของก๊าซแต่ละชนิดมีสเปกตรัมการดูดกลืนแสงเฉพาะตัว เมื่อสเปกตรัมการปล่อยแสงของแหล่งกำเนิดแสงตรงกับสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของโมเลกุลก๊าซ ความเข้มของการดูดกลืนแสงจะสัมพันธ์กับสัดส่วนปริมาตรของก๊าซนั้น จากการตรวจสอบฐานข้อมูลที่เกี่ยวข้อง เราพบว่าการดูดกลืนแสงของก๊าซน้ำมีความเข้มสูงมากใกล้กับเส้นดูดกลืนแสงที่มีความยาวคลื่น 1390 นาโนเมตร และไม่มีการดูดกลืนแสงรบกวนจากก๊าซอื่นๆ อย่างชัดเจน เมื่อเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีความเข้ม I0 ผ่านก๊าซที่ต้องการวัด หากสเปกตรัมของแหล่งกำเนิดแสงครอบคลุมสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของโมเลกุลก๊าซ แสงจะลดลงเมื่อผ่านก๊าซ ตามกฎของแลมเบิร์ต-เบียร์ ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้ม I ของแสงที่ออกจากระบบและความเข้ม I0 ของแสงที่ตกกระทบและความเข้มข้นของปริมาตรก๊าซคือ:

ในสูตร (1) I และ I0 คือความเข้มแสงขาออกและแสงตกกระทบตามลำดับ α(λ) คือสัมประสิทธิ์การดูดกลืนของตัวกลางที่มีความเข้มข้นหนึ่งหน่วยและความยาวหนึ่งหน่วยที่ความยาวคลื่นหนึ่ง C คือความเข้มข้นของก๊าซที่จะวัด L คือเส้นทางแสง

เพื่อให้ได้ความไวที่สูงขึ้นและลดสัญญาณรบกวน 1/f ของเลเซอร์ เทคนิค DLAS มักต้องการเทคนิคการตรวจจับสเปกตรัมการมอดูเลชั่น เทคนิคนี้ช่วยลดอิทธิพลของสัญญาณรบกวนเลเซอร์ต่อการวัดได้อย่างมากโดยการมอดูเลชั่นความถี่สูง ในขณะเดียวกัน สามารถสร้างตัวกรองแบบผ่านแถบความถี่แคบได้โดยการตั้งค่าค่าคงที่เวลาที่มากขึ้นสำหรับตัวตรวจจับแบบไวต่อเฟสที่ใช้ในเทคนิคการตรวจจับแบบไวต่อเฟส (การตรวจจับส่วนประกอบฮาร์มอนิก) ซึ่งจะช่วยบีบอัดแบนด์วิดท์ของสัญญาณรบกวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เมื่อใช้เครื่องวิเคราะห์ความชื้นอุณหภูมิสูงของก๊าซไอเสียที่พัฒนาโดย DLAS ในการวัดก๊าซไอเสีย สิ่งประดิษฐ์นี้จัดอยู่ในประเภทการวัดแบบไม่สัมผัส ซึ่งจะไม่ได้รับผลกระทบจากการปนเปื้อนของเซ็นเซอร์หรือการรบกวนจากก๊าซพื้นหลัง สิ่งประดิษฐ์นี้มีข้อดีคือ เวลาตอบสนองรวดเร็ว ความแม่นยำสูงของข้อมูลการวัด ระยะเวลาการสอบเทียบยาวนาน และแทบไม่ต้องบำรุงรักษา ข้อเสียคือ ราคาสูง

5. แนวโน้มการพัฒนา

อย่างที่เราทราบกันดี ส่วนประกอบหลักของเครื่องมือวิเคราะห์ออนไลน์คือเซ็นเซอร์ ซึ่งประเทศของเราเริ่มต้นช้า ทำให้ภาคอุตสาหกรรมพื้นฐานยังอ่อนแอ แม้ว่าหลังจากพัฒนามาหลายปี ผู้ผลิตเครื่องมือวิเคราะห์ในประเทศจะมีความก้าวหน้าอย่างมากในการพัฒนาเทคโนโลยีหลัก แต่เมื่อเทียบกับต่างประเทศแล้วก็ยังคงมีช่องว่างที่เห็นได้ชัด ผู้ผลิตเครื่องมือวิเคราะห์ในประเทศส่วนใหญ่ซื้อเซ็นเซอร์จากต่างประเทศแล้วออกแบบเครื่องมือรุ่นที่สองเพื่อเข้าสู่ตลาดเพื่อแข่งขันด้านราคา ซึ่งเป็นเรื่องน่าเศร้าสำหรับตลาดเครื่องมือวิเคราะห์ระดับล่าง (ตลาดระดับสูงเกือบถูกผูกขาดโดยต่างประเทศ) ในระยะยาว สิ่งนี้จะส่งผลกระทบหรือชะลอการพัฒนาอุตสาหกรรมเครื่องมือวิเคราะห์ในประเทศ

ปัจจุบัน เนื่องจากเหตุผลด้านราคา เครื่องวัดความชื้นอุณหภูมิสูงแบบออนไลน์ส่วนใหญ่ในท้องตลาดจึงใช้วิธีการวัดแบบความต้านทานและความจุไฟฟ้า และแบบเซอร์โคเนียมออกไซด์ชนิดกระแสจำกัด ส่วนเครื่องวัดความชื้นอุณหภูมิสูงที่ใช้หลักการของวิธีการพ่นกระแทก (ลูกบอลแห้ง-เปียก) และวิธีการดูดซับสเปกตรัมอินฟราเรดนั้นมีส่วนแบ่งการตลาดต่ำมาก บริษัท เซี่ยงไฮ้ ชาง ไอ อิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยี จำกัด ได้พัฒนาส่วนประกอบหลักที่เป็นเซ็นเซอร์เซอร์โคเนียมออกไซด์ชนิดกระแสจำกัดและวิธีการพ่นกระแทกสำหรับเครื่องวัดความชื้นอุณหภูมิสูงแบบออนไลน์ดังกล่าวขึ้นเองโดยความพยายามอย่างยาวนานและต่อเนื่อง สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์ในประเทศบางแห่ง เช่น สถาบันวิทยาศาสตร์ไฟฟ้าแห่งประเทศจีน ก็สามารถผลิตเซ็นเซอร์สำหรับเครื่องวัดความชื้นอุณหภูมิสูงโดยใช้วิธีความต้านทานและความจุไฟฟ้าได้เช่นกัน แต่ประสิทธิภาพไม่เสถียร ยังห่างไกลจากการผลิตในระดับอุตสาหกรรม ปัจจุบันตลาดส่วนใหญ่จึงออกแบบโดยผู้ผลิตในต่างประเทศ ส่วนไดโอดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของเครื่องวัดความชื้นอุณหภูมิสูงแบบออนไลน์โดยใช้วิธีการดูดซับสเปกตรัมอินฟราเรดนั้น ผู้ผลิตในประเทศยังไม่สามารถผลิตได้ มีเพียงประเทศเยอรมนี สหรัฐอเมริกา เนเธอร์แลนด์ และประเทศอื่นๆ อีกหลายประเทศเท่านั้นที่สามารถทำได้ การขาดแคลนหรือความบกพร่องของเทคโนโลยีหลักเป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาและความก้าวหน้าของเครื่องมือวัดอุณหภูมิและความชื้นของก๊าซไอเสียแบบออนไลน์

ในอนาคต การพัฒนาเครื่องมือวัดความชื้นอุณหภูมิสูงแบบออนไลน์สำหรับก๊าซไอเสียจะถูกจำกัดด้วยปัจจัยต่างๆ มากมาย เครื่องมือวัดความชื้นตามหลักการทั้งสี่ข้างต้นจะยังคงมีอยู่พร้อมกัน คาดการณ์ได้ว่าเครื่องมือวัดความชื้นแบบใช้ความต้านทานและแบบใช้เซอร์โคเนียมออกไซด์ชนิดกระแสจำกัดจะมีความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานที่ดีขึ้น ส่วนเครื่องมือวัดความชื้นแบบฉีดกระแทกจะมีขนาดเล็กลง ลดต้นทุน และเพิ่มส่วนแบ่งการตลาด เครื่องวัดความชื้นแบบดูดซับอินฟราเรดน่าจะเป็นเครื่องมือที่มีแนวโน้มดีที่สุด และแสดงถึงทิศทางการพัฒนาของเครื่องมือวิเคราะห์ก๊าซแบบออนไลน์ แต่หากผู้ผลิตในประเทศไม่สามารถแก้ไขปัญหาการพัฒนาและการผลิตไดโอดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ได้ ก็จะจำกัดการลดต้นทุน ส่งผลกระทบต่อการส่งเสริมการตลาด แม้ว่าซัพพลายเออร์ต่างประเทศจะลดราคาลง บริษัทในประเทศก็ทำได้เพียงร่วมมือกับบริษัทต่างประเทศ แล้วจึงทำการแข่งขันด้านราคาต่ำในประเทศจีน และต่อสู้ในสงครามราคา เราหวังว่าสมาคมอุตสาหกรรมเครื่องมือวิเคราะห์ออนไลน์ภายในประเทศ หรือหน่วยงานภาครัฐที่เกี่ยวข้อง จะส่งเสริมความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัย สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์ และองค์กรธุรกิจ เพื่อเสริมจุดแข็งของกันและกัน ทำลายการผูกขาดของผู้ผลิตจากต่างประเทศโดยเร็วที่สุด และผลักดันอุตสาหกรรมเครื่องมือวิเคราะห์ของจีนให้ก้าวไปสู่ระดับที่สูงขึ้น