便携式傅里叶红外气体分析仪（便携式FTIR气体分析仪）是基于傅里叶变换红外光谱技术的现场检测设备，核心是通过红外光与气体分子的特异性吸收，实现多组分气体的快速、定性定量分析，广泛应用于环境监测、工业泄漏检测、应急救援等场景。其工作原理可拆解为红外光源发射、干涉调制、气体吸收、信号检测、傅里叶变换与数据分析五大核心环节，兼具便携性与高精度优势。
一、核心工作流程：五步完成气体检测
1.红外光源发射：提供广谱红外光
仪器内置广谱红外光源（如碳化硅光源、金属丝光源），可发射波长范围为2.5-25μm（波数4000-400cm⁻¹）的连续红外光，覆盖绝大多数气体分子的特征吸收波段，为后续检测提供基础光源。
光源发射的红外光具有连续光谱特性，能同时覆盖多种气体的吸收峰，满足多组分气体同时检测的需求。
便携式设备的光源采用低功耗设计，适配电池供电，确保现场长时间使用。
2.干涉调制：生成干涉光（核心技术）
这是傅里叶红外光谱技术的核心环节，通过迈克尔逊干涉仪将连续红外光调制为干涉光，实现光谱信号的编码。
迈克尔逊干涉仪结构：由分束器、动镜、定镜组成：
分束器：将入射红外光分为两束，50%透射至动镜，50%反射至定镜。
动镜：通过精密驱动机构做匀速直线运动，改变反射光的光程；定镜固定不动，反射光光程恒定。
两束反射光再次汇合于分束器时，因光程差产生干涉现象，形成干涉光。
干涉光特性：干涉光的强度随动镜位置（光程差）周期性变化，包含了入射红外光的全部光谱信息，相当于对原始光谱进行了"编码"。
便携式设备的干涉仪采用轻量化、防震设计，适应现场移动检测的需求，动镜定位精度可达微米级，确保干涉信号稳定。
3.气体吸收：特异性光谱吸收
干涉光穿过气体样品池，与待测气体分子发生相互作用，气体分子选择性吸收特定波长的红外光，使干涉光的强度发生特异性衰减。
样品池设计：便携式设备通常采用长光程样品池（光程可达10-100m，通过多次反射实现），即使气体浓度极低（ppb级），也能产生明显的吸收信号，提升检测灵敏度。
特异性吸收原理：不同气体分子的化学键振动、转动频率不同，仅吸收与自身振动/转动频率匹配的红外光，形成特征吸收峰。例如：CO₂在4.26μm（2349cm⁻¹）处有强吸收峰，SO₂在7.35μm（1360cm⁻¹）处有特征吸收峰，通过识别吸收峰位置和强度，可实现气体定性定量分析。
采样方式：支持现场直接采样、负压抽吸采样等，部分设备可搭配采样探杆，实现烟道、管道等密闭空间的气体检测。
4.信号检测：将光信号转化为电信号
透过样品池的干涉光被红外探测器（如碲镉汞MCT探测器、热释电探测器）接收，探测器将光强度信号转化为电信号，输出干涉图（光强-光程差曲线）。
探测器的响应波段与光源匹配，确保能捕捉到气体吸收后的干涉信号；便携式设备的探测器采用低温制冷（如液氮制冷、热电制冷）技术，降低噪声，提升检测灵敏度，最低检测限可达ppb级（10⁻⁹）。
信号处理模块对探测器输出的电信号进行放大、滤波，去除噪声干扰，得到清晰的干涉图信号。
5.傅里叶变换与数据分析：解码光谱并计算浓度
这一步是将干涉图还原为光谱图，并实现气体定性定量分析的核心环节。
傅里叶变换：仪器内置的微处理器对干涉图信号进行快速傅里叶变换（FFT），将"编码"的干涉信号还原为红外吸收光谱图（吸光度-波数/波长曲线），完成光谱信号的"解码"。
定性分析：将测得的样品光谱与仪器内置的标准气体光谱库（包含数百种气体的特征光谱）进行比对，通过匹配特征吸收峰的位置和形状，确定样品中含有的气体组分。
定量分析：基于朗伯-比尔定律，通过测量特征吸收峰的吸光度（峰高或峰面积），结合标准曲线（预先绘制的浓度-吸光度关系），计算出各气体组分的浓度。
便携式设备支持实时计算、数据存储、现场打印，部分设备可通过蓝牙、WiFi连接手机或电脑，实现数据远程传输和分析。
二、核心技术亮点：便携与精准的平衡
多组分同时检测：一次采样可同时分析数十种气体组分（如CO、CO₂、SO₂、NOₓ、VOCs等），无需更换检测模块，适配复杂气体场景。
高精度与高灵敏度：检测精度可达±1%FS，最低检测限低至ppb级，满足痕量气体检测需求；傅里叶变换技术的分辨率高（可达0.1cm⁻¹），能区分吸收峰重叠的气体组分。
便携性与快速响应：设备重量通常在5-20kg，内置电池可连续工作数小时，适合现场移动检测；从采样到出结果仅需1-5分钟，应急响应速度快。
抗干扰能力强：通过光谱解析技术，可有效排除水汽、粉尘等干扰因素，即使在复杂环境中也能精准检测，无需复杂的样品预处理。
三、误差来源与精度保障
样品干扰：水汽会在红外波段产生强吸收，干扰其他气体检测，需通过除湿装置去除样品中的水分；粉尘会遮挡红外光，需加装过滤器。
温度压力影响：温度、压力变化会影响气体分子的吸收强度，仪器内置温度压力传感器，自动补偿温度压力对检测结果的影响。
光谱库匹配：标准光谱库的准确性直接影响定性定量结果，需定期更新光谱库，确保覆盖待测气体组分。
仪器校准：定期使用标准气体校准仪器，建立准确的标准曲线，每6-12个月送至计量机构进行法定校准，确保检测精度。
