很多人都有過類似體驗：當打開瓦斯爐或者在車裡聞到一縷廢氣時，那種刺鼻味道令人十分不舒服。雖然這些氣體在大劑量下很可能有毒，但其在大多數情況下基本無害，而且很容易探測出來。
然而在工業製造領域，並不是所有氣體都那麼容易探測出來，其影響甚至會引發更多的危害，包含對生產力和環境產生重大危害。
在如此情況下，即時紅外氣體分析是理想的解決方案，並且能夠發揮舉足輕重的作用。縱觀各種領域，包括汽車、能源生產和半導體製造等產業，都可以利用即時紅外氣體分析和感測技術助力實現高安全性、高生產力和環境保護的目標。
瞭解HORIBA集團。
概覽
企業
HORIBA集團旗下公司遍佈全球，提供廣泛的儀器及系統系列產品，應用範圍從汽車研發、製程和環境監測、體外醫療診斷到半導體製造，以及多種科學研發和品質控制測量的計量。
技術
HORIBA開發了全新的專有紅外氣體測量方法，即紅外鐳射吸收調變方法（IRLAM™）*，以滿足市場對各種氣體測量的速度、準確性和多功能性的需求。作為該解決方案的一部分，HORIBA採用了ADI的超低雜訊和高速訊號處理技術，其中包含超高速類比數位轉換器（ADC）。
挑戰
在不同的環境中探測微量高揮發性危險氣體，同時因應熱、風、聲音、振動等條件。
目標
促進全球環境保護、安全和健康，更進一步改善能源問題。
約5分鐘。
這是高濃度一氧化碳（CO）致人死亡所需的時間。1
43%天然氣用於工業環境。2
「HORIBA的宗旨是走在產業前端。因此，在開發IRLAM即時氣體分析技術時，我們需要一個能夠貢獻深刻技術見解的合作夥伴，同時也有能力為即時測量需求設計解決方案。ADI滿足了所有需求。他們是真正的解決方案提供商，而不是單一的晶片製造商！」
Kyoji Shibuya博士
IRLAM研發經理
業界認可的技術：即時紅外氣體分析
IRLAM氣體分析儀的光學配置
1. 從QCL發出的紅外光注入Herriott cell。
2. 待分析的氣體注入Herriott cell，並吸收在長光路中經多次反射的紅外光。
3. 探測器獲取已吸收的紅外線訊號，並計算出待分析氣體的濃度。
在生產環境中，生產力非常重要。HORIBA瞭解這一點，也深刻體認改善石化監測過程（包括天然氣監測）有助於大幅提升生產力。生產力的提升還能夠減少能源和材料的消耗，協助製造商實現永續發展計畫。
以此為宗旨，HORIBA在開發和商業化一項名為“IRLAM”的專有技術方面走在了前列。IRLAM可用於監測石油化工製程氣體，包括天然氣，並最終提高生產力。
此種新型的通用即時氣體分析儀大幅提高了測量過程的效率，並能夠分析氣體成分，適合眾多產業，包括：
汽車產業
快速監測和控制廢氣中含有的環境危害物質。在產業向電動車轉換之際，此項重要的技術支援內燃機實現更環保的性能。
95% 城市一氧化碳排放可能來自機動車廢氣。3
能源生產
探測氫能生產中的雜質。同時，對於氫氣原料的氣化和重整過程，HORIBA實現了針對氫氣純度的氣體測量功能、為工廠整合進行工程設計，以及提供用於氫氣分離、回收和淨化過程的催化劑材料分析技術。
半導體製造
IRLAM的高精度、高速測量技術支援半導體製程氣體線上監測。其可以根據即時測量數據對氣體濃度進行精細控制，提高製程精度、製造產量和生產力，同時減少材料和時間損耗。
IRLAM誕生於長期的堅實合作
早在IRLAM攜先進性能進入市場之前，HORIBA就需要精密訊號處理功能，以可靠地探測出極其微量的氣體。為了獲得相關技術，HORIBA求助於非常熟悉的長期技術合作夥伴，那就是ADI的感測解決方案專家們。ADI先進的訊號處理技術在現實與數位世界之間搭起了橋樑，即使在具有挑戰性的環境中出現了難以探測的訊號，如製造工廠的有毒氣體，ADI技術也能讓其無處遁形。
在長達20年的合作中，ADI持續為HORIBA的主要應用提供關鍵元件，其中也包括先進的精密技術。這些技術支援了HORIBA對雷射驅動電路的需求，實現了對光源的快速和進階控制。如今，HORIBA對ADI的信任已經成長為更開放和合作的關係。
以IRLAM為例，HORIBA利用ADI的超低雜訊、高速和高解析度SAR ADC進行訊號處理，進而創建了具有獨特功能的解決方案，並成功部署在使用各種氣體測量協議的廣泛應用中。
在探測危險氣體時，速度非常重要。HORIBA的IRLAM技術實現了兼具高速和高精度的測量，可對各種系統和過程進行即時監測、回饋和控制，而這些系統和過程以前只能分批測量。當人員在一個類似製造廠如此的高輸送量環境中操作時，此種高速、高精度處理能力可以說是真正的救星。
HORIBA產品中的ADI解決方案亮點
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設計挑戰 |
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ADI解決方案 |
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雷射產生與驅動 |
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濃度計算演算法需要創新的HORIBA QCL驅動調變方式 |
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整合的波形產生器實現了彈性的調變方案 |
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訊號處理 |
超敏感的光電探測器需要高速和低雜訊的精密訊號處理功能（在100MHz時平坦度為–1 dB），以提高氣體探測速度 |
只有ADI的精密高速訊號鏈技術能夠滿足低雜訊、高速訊號處理的要求 |
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架構設計 |
特別的高速和精密系統設計需要提供商的配合，以確保符合設計規範 |
利用可信賴的ADI應用工程專業知識，實現訊號處理電路架構的並行開發與合作 |
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借助即時紅外氣體分析實現高價值目標
即時紅外氣體分析是一項不可或缺的技術，惠及眾多產業。更重要的是，此項關鍵技術將在新一代能源的開發中承擔日益重要的角色，其中包括全球發展態勢越趨強勁的氫能開發，這是我們向碳中和邁進的重要一環。隨著全球製造業和汽車產業為更永續的未來制定策略，如何測量和分析氣體將是確保其工作環境安全的關鍵，也是其業務成長不可或缺的條件。
精密氣體測量可提高生產力並減少對環境的影響。
HORIBA和ADI致力於協助製造商實現這些高價值目標。HORIBA和ADI聯合打造的多項技術是兩者合作關係的見證，IRLAM也由此誕生。一些HORIBA的管理者認為IRLAM將成為業界的標準氣體分析儀，就像測量大氣中碳氧化物濃度的NDIR一樣。
雖然速度不一定總是製造商成功的決定性因素，但就HORIBA的IRLAM即時紅外氣體探測技術而言，將可帶來變革性的影響。
*IRLAM是HORIBA, Ltd在日本和其他國家的註冊商標或商標。
1 Divya Jacob和Shaziya Allarakha，“12 Signs There Is Carbon Monoxide in Your House”（屋內是否有一氧化碳的12個跡象），MedicineNet。
2 “Uses in Industry”（工業用途），NaturalGas.org，2013年9月。
3 Linda C. Brinson和Francisco Guzman，“How Much Air Pollution Comes From Cars?”（有多少空氣污染來自汽車？），HowStuffWorks，2021年7月。
