紅外線氣體分析儀介紹及原理

紅外線氣體分析儀，是利用紅外線進(jìn)行氣體分析。它基于待分析組分的濃度不同，吸收的輻射能不同.剩下的輻射能使得檢測(cè)器里的溫度升高不同，動(dòng)片薄膜兩邊所受的壓力不同，從而產(chǎn)生一個(gè)電容檢測(cè)器的電信號(hào)。這樣，紅外線氣體分析儀就可間接測(cè)量出待分析組分的濃度。

 

　　1.比爾定律

 

　　紅外線氣體分析儀是根據(jù)比爾定律制成的。假定被測(cè)氣體為一個(gè)無限薄的平面.強(qiáng)度為k的紅外線垂直穿透它，則能量衰減的量為：I=I0e-KCL(比爾定律)

 

　　式中：I--被介質(zhì)吸收的輻射強(qiáng)度;

 

　　I0--紅外線通過介質(zhì)前的輻射強(qiáng)度;

 

　　K--待分析組分對(duì)輻射波段的吸收系數(shù);

 

　　C--待分析組分的氣體濃度;

 

　　L--氣室長度(赦測(cè)氣體層的厚度)

 

　　對(duì)于一臺(tái)制造好了的紅外線氣體分析儀，其測(cè)量組分已定，即待分析組分對(duì)輻射波段的吸收系數(shù)k一定;紅外光源已定，即紅外線通過介質(zhì)前的輻射強(qiáng)度I0一定;氣室長度L一定。從比爾定律可以看出：通過測(cè)量輻射能量的衰減I，就可確定待分析組分的濃度C了。

 

　　2.分析檢測(cè)原理

 

　　紅外線氣體分析儀由兩個(gè)獨(dú)立的光源分別產(chǎn)生兩束紅外線該射線束分別經(jīng)過調(diào)制器，成為5Hz的射線。根據(jù)實(shí)際需要，射線可通過一濾光鏡減少背景氣體中其它吸收紅外線的氣體組分的干擾。

 

　　紅外線通過兩個(gè)氣室，一個(gè)是充以不斷流過的被測(cè)氣體的測(cè)量室，另一個(gè)是充以無吸收性質(zhì)的背景氣體的參比室。工作時(shí)，當(dāng)測(cè)量室內(nèi)被測(cè)氣體濃度變化時(shí)，吸收的紅外線光量發(fā)生相應(yīng)的變化，而基準(zhǔn)光束(參比室光束)的光量不發(fā)生變化。從二室出來的光量差通過檢測(cè)器，使檢測(cè)器產(chǎn)生壓力差，并變成電容檢測(cè)器的電信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)節(jié)電路放大處理后，送往顯示器以及總控的CRT顯示。該輸出信號(hào)的大小與被淵組分濃度成比例。

 

　　我們所用的檢測(cè)器是薄膜微音器。接收室內(nèi)充以樣氣中的待淵組分，兩個(gè)接收室中間用一個(gè)薄的金屬膜隔開，在兩測(cè)壓力不同時(shí)膜片可以變形產(chǎn)生位移，膜片的一側(cè)放一個(gè)固定的圓盤型電極。可動(dòng)膜片與固定電極構(gòu)成了一個(gè)電容變進(jìn)器的兩極。整個(gè)結(jié)構(gòu)保持嚴(yán)格的密封，兩接收氣室內(nèi)的氣體為動(dòng)片薄膜隔開，但在結(jié)構(gòu)上安置一個(gè)大小為百分之幾毫米的小孔，以使兩邊的氣體靜態(tài)平衡。輻射光束通過參比室、測(cè)量室后，進(jìn)入檢測(cè)器的接收室。被接收室里的氣體吸收，氣體溫度升高，氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，產(chǎn)生的熱膨脹形成的壓力增大。當(dāng)測(cè)量室內(nèi)通入零點(diǎn)氣(N2)時(shí)，來自兩氣室的光能平衡，兩邊的壓力相等，動(dòng)片薄膜維持在平衡位置，檢測(cè)器輸出為零。當(dāng)測(cè)量室內(nèi)通入樣氣時(shí)，測(cè)量邊進(jìn)入接收室的光能低于參比邊的，使測(cè)量邊的壓力減小，于是薄膜發(fā)生位移，故改變了兩極板問的距離，也改變了電容量C。

 

　　紅外線氣體分析儀可以用來分析各種多原子氣體,如:C2H2、C2H4、C2H5OH、C3H6、C2H6、C3H8、NH3、CO2、CO、CH4、SO2等。不能用來分析同一種原子構(gòu)成的多原子氣體以及惰性氣體，如：N2、Cl2、H2、O2以及He、Ne、Ar等。