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)測儀主要基于化學發(fā)光法（CLD，Chemiluminescence Detection） 和非分散紅外法（NDIR） 等原理，其中化學發(fā)光法是用于高精度NOx測量的核心技術。以下是詳細工作原理說明：

1. 化學發(fā)光法（CLD）原理

HORIBA的NOx監(jiān)測儀（如CLA系列）廣泛采用化學發(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：
  采樣氣體中的NO與儀器內部產生的臭氧（O?）在反應室中混合，發(fā)生以下化學反應：

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

  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：

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

技術特點：

• 高靈敏度與準確性：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，幾乎無交叉干擾。

• 快速響應：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。

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

3. 儀器典型結構

HORIBA NOx監(jiān)測儀通常包含以下模塊：

1. 采樣系統(tǒng)：過濾粉塵、除濕等預處理。

2. 反應室與臭氧發(fā)生器：CLD核心反應區(qū)域。

3. 光電檢測器（PMT）：將光信號轉換為電信號。

4. 催化劑轉換器：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. 應用領域

• 汽車尾氣檢測：符合排放標準（如歐標、國標）。

• 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)境空氣質量監(jiān)測：城市監(jiān)測站、科研機構。

5. 優(yōu)勢與技術創(chuàng)新

• 自動校準功能：內置零點和跨度校準，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。

• 耐腐蝕設計：適應高溫高濕或腐蝕性氣體環(huán)境。

總結

HORIBA的NOx監(jiān)測儀以化學發(fā)光法（CLD） 為核心，通過NO與O?反應產生的化學發(fā)光來高精度測量NO/NOx濃度，結合催化劑轉換技術實現(xiàn)NO?的間接測量。該技術因其靈敏度高、抗干擾性強，成為環(huán)境監(jiān)測和工業(yè)過程控制領域的國際標準方法之一。