VOC是可揮發(fā)有機(jī)物的簡稱，是現(xiàn)在環(huán)保行業(yè)重點(diǎn)監(jiān)測的對象。之所以要重點(diǎn)監(jiān)測它，是因?yàn)?/span>VOC、CO、NO、NO2在光照的條件下，經(jīng)過一連串的化學(xué)和光化學(xué)反應(yīng)后會生成臭氧O3。雖然低濃度的O3(<0.1ppm)對人體沒有多大傷害，但污染特別嚴(yán)重的地區(qū)，紫外光照度也比較大的地區(qū)或時間段，白天O3的濃度會達(dá)到好幾百ppb(1ppb為0.001ppm)，這就是人們的呼吸道疾病多發(fā)的主要原因之一。

一般地，VOC傳感器的標(biāo)定物是用異丁烯(i-C4H8)，之所以選定它，是因?yàn)椋?/span>1. 異丁烯低毒；2. 分子含4個碳原子，碳鏈不長也不短，具有VOC代表性。3. PID比較容易電離i-C4H8。

很多朋友可能會問，VOC的檢測，環(huán)保部門不是規(guī)定使用火焰離子化的探測器(FID)嗎？比較小型的傳感器還有紫外光離子化探測器(PID)，非色散紅外(NDIR)原理的VOC傳感器LARK-1 i-C4H8有什么存在的必要性呢？有必要。

我將以上3種技術(shù)進(jìn)行了比較，綜合在下面的表格中，供各位看官查閱。

表1 FID、PID、NDIR三種技術(shù)檢測VOC的對比

    通過上面的比較我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用戶需要監(jiān)測比較高濃度的VOC，并且對成本和壽命要求比較高的應(yīng)用場合，NDIR技術(shù)的LARK-1 i-C4H8是最合適的選擇。

1.    LARK-1 i-C4H8的基本性能

上圖是LARK-1 i-C4H8通入N2和100ppm i-C4H8的曲線。通過這根曲線我們可以知道：

1.    其響應(yīng)時間T90和恢復(fù)時間RT90都在5秒鐘之內(nèi)；

2.    分辨率在5ppm之內(nèi)；

3.    在低濃度的時候，檢測精度可以達(dá)到±10ppm。也就是說，在線測量汽車廠噴涂車間、家電廠噴涂車間等高濃度VOC環(huán)境的時候，LARK-1 i-C4H8是非常適合的。

上圖是LARK-1 i-C4H8測量N2和1000ppm i-C4H8時候的曲線。

    上圖是LARK-1 i-C4H8測量N2和5000ppm i-C4H8時候的曲線。

2.    線性

上圖中，是LARK-1 i-C4H8依次通入0 - 1000ppm被測氣體時的測量曲線，通氣濃度分別為：0à 250ppmà 500ppmà 750ppmà 1000ppm，最大誤差為19ppm。如果將零點(diǎn)負(fù)漂修正，會將整體的讀數(shù)向上抬高13ppm，誤差就能控制在10ppm之內(nèi)了。

將0 – 1000ppm的測量均值做一根線性直線的話，其線性判決系數(shù)R^2為0.999956。

上圖中，是LARK-1 i-C4H8依次通入0 - 10000ppm被測氣體時的測量曲線，通氣濃度分別為：0à 1500ppmà 3000ppmà 4500ppmà 6000ppmà 7500ppmà 9000ppmà 10000ppm，最大誤差發(fā)生在10000ppm處，誤差為90ppm，相對誤差為-0.9%rel。

將0 – 10000ppm的測量均值做一根直線的話，其線性判決系數(shù)R^2為0.999943。

3.    重現(xiàn)性

上圖是依次通入6次N2和500ppm i-C4H8的曲線，可以看出，其讀數(shù)的重現(xiàn)性的標(biāo)準(zhǔn)差可以控制在5ppm之內(nèi)，最大一次的讀數(shù)誤差發(fā)生在2100秒左右的-8ppm。

4.    長時間通氣實(shí)驗(yàn)

上圖是通入1000ppm i-C4H8 1小時的曲線。在1小時中，讀數(shù)非常穩(wěn)定，最大讀數(shù)為989ppm，最小的讀數(shù)為982ppm。

5.    高低溫試驗(yàn)

上圖中，是LARK-1放在高低溫箱中，溫度變化的次序是20℃à 0℃à -20℃à 0℃à 20℃à 40℃à 50℃ à 40℃à 20℃。每一個溫度下，待溫度平衡之后，通入N2和1000ppm i-C4H8所測得的數(shù)據(jù)。從該圖中我們可以得知，在高溫和低溫的情況下，傳感器的讀數(shù)會發(fā)生負(fù)漂。但是如果用戶的儀器中如果能夠做好負(fù)讀數(shù)的補(bǔ)償，所得到的讀數(shù)也會是相當(dāng)準(zhǔn)的。例如-20℃的時候，經(jīng)過負(fù)讀數(shù)補(bǔ)償所得到的1000ppm讀數(shù)將是：674 – (-349) = 1023ppm。該補(bǔ)償算法是比較高端的算法，還需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的配合。如果您對此算法感興趣，可以來電單獨(dú)溝通。

6.    濕度試驗(yàn)

注：圖中所列出來的水蒸氣的濃度單位不是%RH。0.45%vol、1.15%vol、1.83%vol的水蒸氣換算成ppm，對應(yīng)的是4500ppm、11500ppm和18300ppm水蒸氣。

上圖是在20℃的時候，通入不同濕度的N2和i-C4H8時候的讀數(shù)。通過該圖，我們可以得到如下一些結(jié)論：

1.    在溫度不變，濕度增大的條件下，傳感器的讀數(shù)會比氣體濃度真值偏大，濕度越高，偏大越多，而且基本呈線性增大。

2.    在用氣袋配氣做濕度實(shí)驗(yàn)的時候，我們發(fā)現(xiàn)，氣袋本身是有VOC揮發(fā)的，濃度因不同的氣袋品牌和型號而不同。有興趣的朋友，可以來電話溝通細(xì)節(jié)。

3.    在每次通完帶濕度的氣體之后，LARK-1 i-C4H8的讀數(shù)都會回復(fù)到最初的讀數(shù)附近。誤差基本上可以控制在10ppm。

注：2%vol、6%vol、10%vol的水蒸氣對應(yīng)的ppm濃度值分辨是20000ppm、60000ppm和100000ppm。

上圖是在50℃的時候，通入不同濕度的N2和i-C4H8時候的讀數(shù)。該圖所得到的結(jié)論，跟20℃的時候所得的結(jié)論是類似的。

    在零度以下的濕度實(shí)驗(yàn)我們就忽略不做了，因?yàn)樗诹愣纫韵陆^大多數(shù)都已經(jīng)凝結(jié)成了冰，只有極少量的氣態(tài)水存在。舉個例子，在-20℃的溫度下，100%RH所對應(yīng)的絕對濕度也只有0.88g/M^3，折合成相對濃度僅為1173ppm。