一、引言
在工業排放監測、燃燒控制以及過程分析領域，氣體分析儀扮演著至關重要的角色。ABB EL3020 是一款基于紅外光學原理的多組分分析儀，可用于連續監測 CO、CO?、NO、SO? 等常見氣體濃度。然而，在長期運行中，用戶時常會遇到一些看似異常的讀數，其中最典型的現象之一就是 CO 通道出現負數顯示。
這種負值并不意味著環境中真的存在“負濃度”的一氧化碳，而往往是由零點漂移、校準不當或硬件老化等原因造成的。本文將系統地介紹 EL3020 的工作原理、導致負值的可能原因，以及 零點校準（Zero Calibration） 和 跨度校準（Span Calibration） 的詳細操作步驟，幫助用戶快速定位問題并恢復分析儀的準確性。
二、ABB EL3020 的工作原理概述
2.1 紅外吸收原理
EL3020 的核心原理是基于 非分散紅外（NDIR, Non-Dispersive Infrared）吸收。不同氣體分子在紅外光譜中具有特定的吸收波長。
2.2 零點與跨度的定義
三、CO 顯示負數的常見原因
3.1 零點漂移
光學檢測器和放大電路隨著溫度、時間和老化會產生基線漂移。如果儀器未定期進行零點校準，基線可能低于正常值，導致負讀數。
3.2 背景氣體或干擾
當進入分析儀的氣體幾乎不含 CO 時，如果零點設置偏高，就可能在換算過程中得出小于零的結果。此外，過量氧氣、水汽或其他背景氣體也可能對光學信號產生干擾。
3.3 光學系統污染或老化
灰塵、冷凝液或光源衰減，會改變檢測器接收到的紅外光強，使基線發生偏移。
3.4 硬件與電路故障
模擬量采集板或 A/D 轉換部分出現偏置，也可能導致 CO 通道異常顯示。此類問題通常需要專業維修。
四、零點校準（Zero Calibration）操作步驟
零點校準的目的，是消除基線漂移，將“零氣”情況下的輸出重新設定為 0 ppm。
4.1 準備工作
使用高純氮氣（99.999%）或符合要求的零空氣作為零氣。
確認氣源純度，壓力調節至 2 bar 左右。
檢查采樣管路是否漏氣、是否有冷凝水。
開機并預熱至少 30 分鐘。
4.2 操作流程
在面板上選擇 OK → Menu → Calibration → Zero Calibration。
選擇需要校準的通道，例如 CO。
切換采樣口至零氣，通氣 3–5 分鐘，等待讀數穩定。
執行 Start Zero Calibration，儀器會將當前值設置為零點。
完成后，保持零氣輸入，讀數應接近 0 ppm（允許 ±2 ppm 波動）。
4.3 校準結果判定
五、跨度校準（Span Calibration）操作步驟
跨度校準的目的，是修正量程比例，確保測量值與標準氣體一致。
5.1 準備工作
使用認證的 CO 標準氣體，濃度選在量程的 60–90%（如 100 ppm CO）。
檢查氣瓶、調壓閥與管路，確認無泄漏。
在跨度校準前，建議先完成零點校準。
5.2 操作流程
在面板上選擇 OK → Menu → Calibration → Span Calibration。
選擇通道 CO。
切換采樣口至標準氣體，通氣 5–10 分鐘，等待讀數穩定。
輸入標準氣體濃度（如 100 ppm），并執行 Start Span Calibration。
儀器會自動修正斜率因子，并提示 Span OK。
5.3 校準結果判定
六、綜合維護與故障處理建議
定期校準：建議每月做一次零點校準，每 1–3 個月做一次跨度校準。
保持清潔：定期檢查光學窗口與氣室，防止灰塵、水汽和腐蝕性氣體進入。
檢查管路：防止采樣系統漏氣或冷凝液進入分析儀。
數據驗證：用標準氣體定期比對，確保儀器長期運行的準確性。
硬件檢查：若校準無效，需檢查光源、檢測器及模擬采集板，必要時更換。
七、案例分析：CO 負值的排查與恢復
某鋼鐵廠使用 EL3020 連續監測煙氣排放，發現 CO 通道常顯示 -5 ppm。經過排查：
首先使用零氣做 Zero Calibration，結果顯示 Zero OK，但 CO 仍顯示 -3 ppm。
隨后使用 100 ppm CO 標準氣體做 Span Calibration，輸入 100 ppm，實際顯示 95 ppm。
校準完成后，切回零氣，顯示接近 0 ppm；切換標準氣體，顯示穩定在 100 ppm。
最終確認問題源于 跨度因子偏移，經校準恢復正常。
八、結論
ABB EL3020 是一款性能可靠的紅外氣體分析儀，但在長期運行中，零點漂移和跨度偏移在所難免。CO 通道出現負值，往往是 零點校準不足或光學老化的信號。通過正確執行 零點校準 和 跨度校準，大多數問題都能得到解決。對于無法通過校準消除的異常，則需要進一步檢查硬件并聯系廠家維修。
通過定期維護與校準，用戶可以確保 EL3020 長期穩定運行，為工業過程和環保監測提供準確可靠的數據支持。
