一、工业燃烧羽流中一氧化碳的非接触式测量

一氧化碳(CO)是不完全燃烧的重要指标，也是评估工业排放与燃烧效率的重要参数。传统烟囱监测系统通常采用抽取式采样，通过加热管线将烟气输送至非色散红外(NDIR)或傅里叶变换红外(FTIR)分析仪。

这类系统虽检测有效，但配套采样设施庞大、维护工作量高，且对于快速变化的排放工况响应能力有限。

被动式开放光路傅里叶变换红外(OP-FTIR)光谱技术提供了一种非接触式测量方案，可利用高温工业羽流自身发射的天然热辐射进行测量。该单端测量方案可在难以安装后向反射镜或采样系统的场所实现测量，适用于高耸烟囱、火炬口等位置。VSR辐射光谱仪提供了高分辨率FTIR平台，非常适用于此类被动式气体遥测应用。

二、被动式FTIR定量测量的挑战

被动式FTIR定量测量面临多项挑战。实际测得的光谱是羽流热辐射、大气吸收、背景辐射与仪器噪声的叠加信号。羽流温度与气体浓度的变化会显著改变观测光谱，同时水蒸气(H₂O)会对一氧化碳(CO)产生强烈的光谱干扰。研究人员将工业烟囱的被动FTIR测量结果与烟囱内置在线遥测系统的数据进行对比，证明被动式FTIR用于会对一氧化碳(CO)定量监测具备应用潜力。

三、现场测试：实现近实时CO监测

由韩国釜庆大学主导开展的现场测试表明：被动式开放光路傅里叶变换红外(OP-FTIR)技术可在工业排放场景下实现可靠的近实时CO测量。

研究团队开发的反演方法直接从实测气体光谱中获取仪器线型函数(ILS)与波数标定信息，并采用线性-非线性混合最小二乘拟合，提高光谱匹配和反演精度，同时无需复杂的辐射传输模型计算，也不需要预先采集背景测量数据。

上图:安装于移动分析平台顶部的VSR仪器

反演得到的CO混合比与烟内置在线遥测数据具有较好的一致性(相关系数R≈0.89)。该方法在低浓度区间表现尤为稳定。而在高浓度工况下，测量结果会受到水蒸气干扰，以及有效光程、气体温度和仪器视场等不确定因素影响。研究结果表明，以VSR辐射光谱仪为代表的高分辨率被动式FTIR光谱技术具备远程监测CO及其他燃烧相关气体的潜力。后续研究还会把该方法拓展至SO₂、NO₂和CH₄等气体组分。

该团队的取得的成果正在推动一个新兴细分市场的发展，尤其契合政府环境监管需求。完整研究工作与试验结果，请详见如下参考文献。

参考文献

Lee, G., Kim, J., Kang, D.I. and Lee, H., 2025. Developmentof a Carbon Monoxide Volume Mixing Ratio RetrievalAlgorithm Using Passive Open-Path FTIR Spectra.Korean Journal of Remote Sensing, 41(5), pp.709-716.