【技术指南】看不见的气体，看得见的光谱！傅里叶变换红外光谱技术的气体监测全攻略

2025-05-19

在科技的光谱里，有一种能“看见”气体分子的神奇技术——傅里叶变换红外光谱技术(Fourier Transform Infrared Spectrum, FTIR)。它如同一位隐形的“分子翻译官”，通过解析物质对红外光的吸收特性，将看不见的气体成分转化为直观的光谱数据。从工业烟囱的废气监测到城市上空的温室气体追踪，从实验室的分子结构分析到突发污染的现场成像，这项技术正以全场景应用的姿态，成为环境治理和科学研究的核心“武器”。

FT-IR技术原理

想象每一种气体分子都是独特的“歌手”，它们在红外光的“舞台”上会唱出特定频率的“音符”（吸收特定波长的光）。傅里叶红外光谱技术的核心，就是通过迈克尔逊干涉仪将红外光“打乱”成干涉信号，再让这些信号与被测气体“对话”——气体分子吸收对应频率的光后，干涉信号会发生改变，最终通过傅里叶变换算法将这些变化转化为光谱图，人们就能根据“光谱指纹”识别气体成分及浓度。   

01-构成FTIR的关键组件

FTIR技术的原理示意图

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a. 光源：提供红外光谱所需的光源。

b. 迈克尔逊干涉仪：将光源发出的光转换为干涉光，为后续分析提供基础。

c. 样品池：用于盛放待测样品，确保样品能够充分接受干涉光的照射。

d. 检测器：捕捉携带样品信息的干涉光，并将其转化为电信号供计算机软件处理。


02- FTIR的关键优势


多组分同步分析：一次测量可检测CO₂、CH₄、VOCs等数百种气体，效率是传统方法的数十倍；

非接触式监测：无需采样即可实现远程测量，避免人工接触有毒有害气体；

实时动态响应：最快秒级输出结果，适合应急监测和工业过程控制。

工业排放与污染监测


在工业领域，傅里叶红外光谱技术化身“污染猎手”，构建起从便携检测到移动监测的全链条防护体系。   


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便携式傅里叶红外多组分气体分析仪

特点：轻便灵活，可快速响应突发环境事件，满足应急监测需求，能短时间内完成多组分气体检测，测量范围覆盖ppb到百分比量级。

应用场景：工业园区有毒有害气体的应急监测，工业生产车间、集装箱、船舱等密闭空间的空气质量检测，以及环境空气质量抽查等。

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抽取式傅里叶红外多组分气体分析仪

特点：采用FTIR技术和抽取式多次反射气体吸收池配置，能够实现对大气污染气体的在线自动监测，检出限低至ppb量级，适合长期稳定监测。

应用场景：工业园区有毒有害气体的在线监测，垃圾填埋场、污水处理厂等场所的恶臭气体排放监测，以及城市交通排放源污染气体的在线监测。

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开放光路面源排放VOCs气体分析仪

特点：采用FTIR技术及多站式开放光路配置，能够实现对大气中VOCs等污染物的在线自动监测，测量光程可达1000米，覆盖范围广。

应用场景：城市大气污染的精细化管理，工业园区有毒有害气体的无组织排放监测，以及化工厂区、印染行业等场所的VOCs排放监测。

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傅里叶红外扫描成像遥测系统

特点：通过对气体成分的“指纹”特征光谱测量与分析，能够在短时间内识别多种气体成分，并展示气体云团的动态扩散效果，适用于远距离监测和泄漏源的精确定位。

应用场景：化工厂区、园区重点区域、危险化学品仓库等场所的远距离预警和监测，以及石化火炬气排放的遥测。


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车载掩日红外排放通量遥测系统

特点：采用SOF（Solar Occultation Flux）方法，通过车载快速移动扫描污染排放区域，结合气象数据获取污染源排放通量，能够同时测量多种污染气体的排放通量。

应用场景：工业园区和大型工业区域的污染气体排放监测，以及主要温室气体的区域时空分布监测。

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移动实验室

特点:集成多种先进光学监测设备，如便携式傅里叶红外多组分气体分析仪、开放光路面源排放VOCs气体分析仪等，能够对园区及边界污染气体分布、排放通量、大气颗粒物、VOCs、无机污染物等进行连续走航观测。

应用场景:工业园区及周边区域的污染气体分布监测，突发环境事件的应急监测，以及环保部门的长期业务化巡查。

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环境空气质量与温室气体监测



在“双碳”目标的驱动下，傅里叶红外光谱技术成为温室气体监测的“硬核支撑”，构建起从地面到高空的立体监测网络。

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CO2/CH4地基柱浓度遥测系统

特点：运用傅里叶变换红外光谱技术，通过太阳红外辐射测量大气温室气体柱浓度，并利用多种监测和模拟方法精确核算城市碳排放通量。

应用场景：适用于环境大气中CO2和CH4浓度的在线监测、碳源汇分析以及工业园区排放通量的监测，为评估城市碳排放提供科学依据。

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温室气体及稳定碳同位素比值高精度监测系统

特点：采用先进的非线性最小二乘拟合定量反演算法，能够实现对CO2、CH4等温室气体及其稳定碳同位素比值的高精度在线监测，测量精度高，检出限低至ppb量级。

应用场景：环境大气中温室气体的高精度在线监测，工业园区温室气体排放通量的在线监测，以及碳源汇分析。


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开放光路多组分温室气体分析仪

特点：通过特定波段对温室气体的红外特征吸收光谱进测量与分析，能够实现对温室气体的长期稳定监测，测量组分包括CO2、CH4、N2O、CO等。

应用场景：环境大气中温室气体的在线监测，工业园区温室气体排放通量的在线监测，以及区域温室气体监测。


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智感环境的这些产品覆盖了从便携式应急监测到固定式长期监测，从单一气体检测到多组分气体分析，从局部区域监测到大范围移动监测等多种应用场景，可以有效地为环境监测、污染防控、安全生产等领域提供有力支持。

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