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HORIBA实时红外气体分析技术助力提升安全性、可持续性和生产力
很多人都有过这种体验：当打开燃气灶或者在车里闻到一缕废气时，那种刺鼻味道令人十分不快。虽然这些气体在大剂量下很可能有毒，但它们在大多数情况下基本无害，而且很容易探测出来。
然而在工业制造领域，并不是所有气体都那么容易探测出来，它们的影响甚至会引发更多的危害，包括对生产力和环境产生重大危害。
在这些情况下，实时红外气体分析是理想的解决方案，并且能够发挥举足轻重的作用。纵观各种领域，包括汽车、能源生产和半导体制造等行业，都可以利用实时红外气体分析和传感技术助力实现高安全性、高生产力和环境保护的目标。
了解HORIBA集团。
概览
企业
HORIBA集团旗下公司遍布全球，提供广泛的仪器及系统系列产品，应用范围从汽车研发、工艺和环境监测、体外医疗诊断到半导体制造，以及多种科学研发和质量控制测量的计量。
技术
HORIBA开发了全新的专有红外气体测量方法，即红外激光吸收调制方法（IRLAM™）*，以满足市场对各种气体测量的速度、准确性和多功能性的需求。作为该解决方案的一部分，HORIBA采用了ADI公司的超低噪声和高速信号处理技术，其中包括超高速模数转换器（ADC）。
挑战
在不同的环境中探测微量高挥发性危险气体，同时应对热、风、声音、振动等条件。
目标
促进全球环境保护、安全和健康，更进一步改善能源问题。
“HORIBA的宗旨是走在行业前列。因此，在开发IRLAM实时气体分析技术时，我们知道我们需要一个能够贡献深刻技术见解的合作伙伴，同时也有能力为实时测量需求设计解决方案。ADI公司满足了所有这些需求。他们是真正的解决方案提供商，而不是单一的芯片制造商！”
Kyoji Shibuya博士
IRLAM研发经理
行业认可的技术：实时红外气体分析
- 从QCL发出的红外光注入赫里奥特吸收池（Herriott cell）。
- 待分析的气体注入赫里奥特吸收池，并吸收在长光路中经多次反射的红外光。
- 探测器获取已吸收的红外信号，并计算出待分析气体的浓度。
在生产环境中，生产力至关重要。HORIBA了解这一点，深刻认识到改善石化监测过程（包括天然气监测）有助于大幅提高生产力。生产力的提高还能够减少能源和材料的消耗，帮助制造商实现可持续发展计划。
以此为宗旨，HORIBA在开发和商业化一项名为“IRLAM”的专有技术方面走在了前列。IRLAM可用于监测石油化工工艺气体，包括天然气，并最终提高生产力。
这种新型的通用实时气体分析仪最大限度地提高了测量过程的效率，并能够分析气体成分，适合众多行业，包括：
汽车行业
快速监测和控制废气中含有的环境危害物质。在行业向电动汽车过渡之际，这项重要的技术支持内燃机实现更环保的性能。
能源生产
探测氢能生产中的杂质。同时，对于氢气原料的气化和重整过程，HORIBA实现了针对氢气纯度的气体测量功能、为工厂集成进行工程设计，以及提供用于氢气分离、回收和净化过程的催化剂材料分析技术。
半导体制造
IRLAM的高精度、高速测量技术支持半导体工艺气体在线监测。它可以根据实时测量数据对气体浓度进行精细控制，提高工艺精度、制造产量和生产力，同时减少材料和时间损耗。
IRLAM诞生于长期的坚实合作
早在IRLAM携先进性能进入市场之前，HORIBA就需要精密信号调理功能，以可靠地探测出极其微量的气体。为了获得相关技术，HORIBA求助于非常熟悉的长期技术合作伙伴，那就是ADI公司的传感解决方案专家们。ADI先进的信号调理技术在现实与数字世界之间架起了桥梁，即使在具有挑战性的环境中出现了难以探测的信号，如制造工厂的有毒气体，ADI技术也能让其无处遁形。
在长达20年的合作中，ADI一直在为HORIBA的主要应用提供关键器件，包括先进的精密技术。这些技术支持了HORIBA对激光驱动电路的需求，实现了对光源的快速和高级控制。如今，HORIBA对ADI的信任已经成长为更加开放和合作的关系。
以IRLAM为例，HORIBA利用ADI的超低噪声、高速和高分辨率SAR ADC进行信号处理，从而创建了具有独特功能的解决方案，并成功部署在使用各种气体测量协议的广泛应用中。
在探测危险气体时，速度至关重要。HORIBA的IRLAM技术实现了兼具高速和高精度的测量，可对各种系统和过程进行实时监测、反馈和控制，而这些系统和过程以前只能分批测量。当人员在一个类似制造厂这样的高吞吐量环境中操作时，这种高速、高精度处理能力可以说是真正的救星。
HORIBA产品中的ADI解决方案亮点
设计挑战 |
ADI解决方案 |
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激光生成与驱动 |
浓度计算算法需要创新的HORIBA QCL驱动调制方式 | 集成的波形发生器实现了灵活的调制方案 集成的热控制最小化子系统的占用空间 |
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信号处理 |
超敏感的光电探测器需要高速和低噪声的精密信号调理功能（在100MHz时平坦度为–1 dB），以提高气体探测速度 | 只有ADI公司的精密高速信号链技术能够满足低噪声、高速信号处理的要求 | ||
架构设计 |
特别的高速和精密系统设计需要提供商的配合，以确保符合设计规范 | 利用可信赖的ADI应用工程专业知识，实现信号处理电路架构的并行开发与合作 |
借助实时红外气体分析实现高价值目标
实时红外气体分析是一项不可或缺的技术，惠及众多行业。更重要的是，这项关键技术将在新一代能源的开发中承担日益重要的角色，其中包括全球发展势头越来越猛的氢能开发，这是我们向碳中和迈进的重要一环。随着全球制造业和汽车业为更可持续的未来制定战略，如何测量和分析气体将是确保其工作环境安全的关键，也是其业务增长不可或缺的条件。
HORIBA和ADI致力于帮助制造商实现这些高价值目标。HORIBA和ADI联合打造的多项技术是两者合作关系的见证，IRLAM也由此诞生。一些HORIBA的管理者认为IRLAM将成为行业的标准气体分析仪，就像测量大气中碳氧化物浓度的NDIR一样。
虽然速度不一定总是制造商成功的决定性因素，但就HORIBA的IRLAM实时红外气体探测技术而言，它可以带来变革性的影响。
References
*IRLAM是HORIBA, Ltd在日本和其他国家的注册商标或商标。
1 Divya Jacob和Shaziya Allarakha，“12 Signs There Is Carbon Monoxide in Your House”（屋内是否有一氧化碳的12个迹象），MedicineNet。
2 “Uses in Industry”（工业用途），NaturalGas.org，2013年9月。
3 Linda C. Brinson和Francisco Guzman，“How Much Air Pollution Comes From Cars?”（有多少空气污染来自汽车？），HowStuffWorks，2021年7月。
