一、HORIBA與大氣監測儀器的技術傳承

HORIBA（株式會社堀場制作所）成立于1953年，由堀場雅夫在日本京都創立，是的分析儀器制造商。公司早在1957年便推出了GA系列紅外線氣體監測儀，由此開啟了在氣體分析領域的技術積累。經過七十余年的發展，HORIBA的業務覆蓋汽車研發、過程與環境監測、體外醫療診斷、半導體生產等多個領域，在全球27個國家設有49家分公司。

在大氣環境監測領域，HORIBA的AP-370系列痕量氣體監測儀是其超過50年空氣污染監測經驗的技術結晶。該系列儀器基于痕量濃度氣體分析技術，能夠實現從ppb級到ppm級的高精度連續分析，符合環境空氣質量監測的法規要求。AP-370系列共包含五款專業機型，分別針對不同污染物的監測需求：APNA-370（氮氧化物）、APSA-370（二氧化硫）、APOA-370（臭氧）、APMA-370（一氧化碳）以及APHA-370（碳氫化合物）。其中，APMA-370是專門用于環境空氣中一氧化碳（CO）濃度連續監測的痕量氣體分析儀。

二、測量原理：非分散紅外吸收法的技術演進

2.1 核心測量原理

APMA-370采用非分散紅外吸收法（Non-Dispersive Infrared，NDIR）作為基本測量原理。該原理基于CO分子對特定波長紅外輻射的特征吸收特性——CO分子在4.67μm波長附近具有強紅外吸收峰，其吸收強度與氣體濃度之間遵循Beer-Lambert定律。儀器通過比較樣品氣體與參比氣體對紅外能量的吸收差異，即可定量計算出樣氣中的CO濃度。

APMA-370在傳統NDIR技術的基礎上引入了交替流動調制型紅外吸收技術。與常規NDIR儀器需要頻繁進行光學校準不同，該技術使得儀器無需進行繁瑣的光學調整，從而獲得了高的穩定性和靈敏度。

2.2 交叉調制法實現長期穩定性

交叉調制（Cross Modulation）法是APMA-370實現長期穩定運行的核心技術之一。該技術通過交替切換樣品氣路與參比氣路，使紅外光路中的氣體周期性變化，從而有效抵消光學系統和電子元件的漂移影響。交叉調制法的優勢在于，即使光學部件存在緩慢的劣化或污染，測量結果的穩定性也不會受到顯著影響，這對于需要長期連續運行的空氣質量監測站尤為重要。

2.3 AS型干擾補償檢測器與動態參比氣體

環境空氣中存在多種可能對CO測量產生干擾的成分，其中以水蒸氣（H?O）和二氧化碳（CO?）的干擾最為顯著。APMA-370采用了創新的AS型干擾補償檢測器來解決這一問題。該檢測器配合流動的參比氣體技術，通過將樣氣中的CO在催化劑作用下氧化為CO?，生成“零CO"的參比氣體。由于這一過程使用樣氣本身作為參比氣源，參比氣體與樣品氣體具有相同的水蒸氣、CO?等干擾背景，僅CO含量存在差異。因此，干擾成分對測量光路的影響被有效扣除，從而保證了CO測量的高精度和準確性。

2.4 氣體濾波相關輪與長光程設計

APMA-370在光學設計中采用了氣體濾波相關輪（Gas Filter Correlation Wheel, GFC）技術。該相關輪設有兩個氣室——一個充滿高濃度CO氣體的氣室和一個不含CO的空白氣室。高能量紅外光交替通過這兩個氣室，實現對CO特征吸收光譜的精密解析，有效排除了其他氣體成分對測量結果的影響。同時，APMA-370配置了長達14米的有效光程，這一設計保證了即使在痕量濃度條件下也能獲得足夠的光吸收信號，顯著提升了儀器的低濃度檢測能力。

2.5 內部干法采樣系統

APMA-370配備獨立的內部干法采樣裝置，這是其區別于傳統濕法采樣設備的重要特征。干法采樣能夠連續監測和即時分析處于未改變狀態的氣體，避免了濕法采樣中因溶解吸收或化學反應導致的氣體成分變化。由于無需化學試劑和復雜的預處理系統，干法采樣大大降低了儀器的維護要求，使其成為大氣污染監測領域的主流方法。此外，儀器采用恒定流量的臨界孔設計，并內置壓力和溫度補償機制，進一步保障了采樣流量的穩定性和測量結果的可靠性。

2.6 抗干擾與長期可靠性設計

APMA-370的光學系統設計充分考慮了長期運行中的污染問題。儀器沒有使用反射鏡等易于吸附外界雜質的部件，從而有效避免了光學元件表面因雜質附著而導致的信號衰減。這一設計使得光學系統能夠始終保持潔凈狀態，確保即使長期連續使用也能向用戶提供穩定可靠的監測結果。

三、技術規格與性能參數

APMA-370的各項技術指標均達到或超過國際標準要求。表1匯總了該儀器的主要技術規格：

數據來源：綜合整理自產品技術資料

四、法規認證與符合性

APMA-370的設計和制造嚴格遵循國際標準與法規要求，獲得了多項認證。該儀器符合JIS B 7951《大氣中一氧化碳自動測量儀》標準中規定的非分散紅外吸收法測量要求。在電磁兼容性方面，APMA-370符合EN 61326-1 B級標準（工業電磁環境）和BS EN 61326-1 B級標準，安全性滿足EN 61010-1要求，RoHS符合EN IEC 63000標準。此外，APMA-370還通過了TüV認證（編號TüV936/21204643/B），符合EN 14626標準要求。

在等效方法認證方面，美國EPA已將HORIBA APMA-370環境CO監測儀列為參考等效方法，在20℃至30℃環境溫度范圍內、滿量程固定測量范圍0-50 ppm、自動量程切換關閉條件下運行（等效編號RFCA-0506-158）。AP-370系列監測儀同樣獲得了歐洲機構和美國EPA的參考方法批準。

五、操作與維護特性

5.1 人機交互界面

APMA-370配備了大型LCD觸摸屏顯示器（117 mm × 88 mm），采用背光設計，測量值可顯示4位有效數字。用戶可通過觸摸屏直觀查看檢測值、當前量程、報警狀態和維護畫面等信息。系統支持英語、德語、法語和日語四種語言，并具備密碼保護功能以防止未經授權的訪問。

5.2 數據存儲與通信

APMA-370提供了豐富的數據管理和通信功能。儀器內置存儲器可存儲不同時間尺度的平均值、校準歷史記錄和報警歷史記錄，并配有CF卡插槽用于擴展數據存儲容量。在通信接口方面，儀器提供0-1V/0-10V/4-20mA模擬輸出（可輸出瞬時值、累積值或動態平均值）、接點輸入/輸出、RS-232C串口，并可選配局域網和以太網通信端口。通過遠程軟件，用戶可以實現對儀器的遠程操作和數據采集。

5.3 報警與自診斷

APMA-370具備完善的報警和自診斷功能。系統可監測零點校正錯誤、量程校準錯誤、催化劑精制器溫度異常、電源故障、氣路壓力錯誤等多項狀態，并在異常發生時發出報警信號。連續自檢功能確保儀器在無人值守狀態下能夠可靠運行。

六、應用案例

APMA-370已在全球多個國家和地區的空氣質量監測網絡中部署應用。在韓國濟州島Gosan監測站，APMA-370被用于CO和O?的聯合觀測，為研究東北亞地區污染物排放特征提供了基礎數據。在玻利維亞Chacaltaya全球大氣觀測站，APMA-370在2011年至2020年期間持續運行，用于測量0-50 ppm量程的環境空氣CO濃度。在國內，衡水市生態環境局在其“十四五"細顆粒物與臭氧協同控制監測網絡能力建設項目中，采用了包括APMA-370在內的AP-370系列多組分氣體分析儀，構建了完整的環境空氣質量監測系統。此外，在石油行業，TATWEER Petroleum公司接收的移動式環境空氣質量監測站中，也集成了AP-370系列監測儀用于CO的現場監測。

七、技術定位與后續發展

APMA-370是HORIBA AP-370系列中針對一氧化碳監測的專業型號。該系列作為HORIBA多年大氣監測經驗的技術結晶，在大氣痕量氣體監測領域確立了可靠的技術地位。2024年，HORIBA發布了新一代AP-380系列分析儀，其中APMA-380作為APMA-370的技術升級型號，在繼承交叉調制NDIR原理的基礎上，將量程擴展至0-300 ppm（六段可選），進一步提升了產品的適用范圍和測量靈活性。APMA-370與APMA-380之間形成了清晰的產品代際關系，體現了HORIBA在大氣監測儀器領域的持續技術創新與迭代能力。

八、結論

HORIBA APMA-370是一款技術成熟、性能可靠的大氣一氧化碳連續監測儀。該儀器以非分散紅外吸收法為基礎測量原理，融合了交替流動調制技術、AS型干擾補償檢測器、氣體濾波相關輪和長光程光學設計等多項創新技術，有效解決了環境空氣中CO痕量測量的精度要求和干擾抑制難題。其內部干法采樣設計降低了維護頻率，豐富的通信接口和自診斷功能滿足了現代化空氣質量監測站對數據采集和遠程管理的需求。APMA-370符合JIS、EN、EPA等多項國際標準與法規要求，已在全球多個國家和地區的大氣監測網絡中得到實際應用驗證。作為HORIBA大氣監測儀器產品線中的重要組成部分，APMA-370體現了該公司在痕量氣體分析領域深厚的技術積累，為環境空氣質量監測提供了可靠的技術解決方案。