在二氧化硫紫外荧光分析仪当中，荧光灯会随着使用的老化，光强逐渐变弱，那么仪表参考的基准变了，自然测出来的数据就会和真值有所偏差。如下卡片内容所示，这是一种参数化补偿设计。

实际上，在 CEMS 领域，这是一个核心且无处不在的设计思想。因为 CEMS 系统处于极其恶劣的工况（高温、高湿、高腐蚀、高粉尘）下，且要求长期（3-6 个月）免维护运行，纯粹靠硬件的“刚性”往往无法抵抗物理定律带来的漂移和退化。此时，我们就需要大量引入可测变量（传感器数据）作为补偿参数，通过软件算法来“拉回”偏差。

一些应用

1、工况参数补偿

这是参数化补偿在 CEMS 中最直观的应用。分析仪测得的通常是“特定状态下的浓度”，但法规要求的是“标况干基浓度”。温度和压力就是这里的“可测不一致性”。

• 问题背景： 烟气温度和压力随锅炉负荷波动，导致气体摩尔体积变化，直接影响测量值的准确性
• 补偿参数： 温度（$t$）、压力（$P$）
• 补偿逻辑： 引入状态方程进行修正，将工况浓度折算为标况浓度：
  • $$C_{std} = C_{meas} \times \frac{273.15}{273.15 + t} \times \frac{P + P_{atm}}{101.325}$$
  • 这里，$t$ 和 $P$ 就是动态补偿参数，抵消了环境物理量变化带来的“不一致”。

2、光源衰减与脏污补偿（针对“退化现象”）

CEMS 的光学器件（透镜、反射镜、光源）随时间推移必然会老化或沾染灰尘。

• 问题背景： 朗伯 - 比尔定律 $A = \lg(I_0/I)$ 依赖于初始光强 $I_0$。如果光源老化导致 $I_0$ 下降，或者视窗脏污导致透光率下降，测量值就会漂移。
• 补偿参数： 参考信号强度（Reference Signal）或 光强衰减系数。
• 设计实现：
  • 双光路/双波长设计： 引入一个不被待测气体吸收的“参考波长”。
  • 当参考波长的光强 $I_{ref}$ 下降时，系统认为这是由光源老化或灰尘引起的共模干扰。
  • 系统会自动根据 $I_{ref}$ 的衰减比例，对测量信号 $I_{meas}$ 进行等比例补偿，或者自动调整增益（AGC），从而抵消硬件退化的影响。

3、传感器线性度与全温区补偿

没有完美的线性传感器，也没有完全不受环境温度影响的电子元器件。

• 问题背景： 电化学传感器或某些光学检测器在不同环境温度下，灵敏度（Slope）和零点（Zero）会发生漂移。
• 补偿参数： 温度系数（Temperature Coefficient）与 多项式拟合系数。
• 设计实现：
  • 在分析仪内部（如光学平台或传感器旁）安装高精度温度探头。
  • 建立一个温度 - 修正量的数学模型（通常是二次或三次多项式）。
  • $$Output_{corrected} = Output_{raw} \times (1 + \alpha \times (T_{curr} - T_{cal}))$$
  • 其中 $\alpha$ 就是温度补偿系数。这使得设备即使从 $20^\circ C$ 变到 $40^\circ C$，输出依然稳定。

4、氧化锆氧量计的内阻补偿

• 问题背景： 氧化锆头在长期高温运行后，电极会老化，内阻增加，导致响应变慢或本底电势变化。
• 补偿设计： 现代高端氧化锆变送器会周期性测量探头的内阻（作为监测参数）。当内阻发生可预期的变化时，变送器会调整加热电流或对电势信号进行算法补偿，延长探头的使用寿命（虽然最终还是需要更换，但在退化期能保持数据可用）。

小结

参数化补偿设计在 CEMS 中的核心思想是：承认不完美，利用相关性。我们不再试图制造一个在任何温度、压力、老化程度下都物理性质绝对不变的“完美仪器”(这会极大提高成本，或者物理上做不到)，而是：

• 承认干扰和退化的存在（如光源会暗，承认水汽有干扰）。
• 量化这些干扰（通过传感器测出温度、光强、干扰气浓度）。
• 计算出修正值并实时抵消。

这种思想将硬件的制造难度转移到了软件算法和系统集成上，也是是现代精密仪器的核心竞争力之一