红外线气体分析仪

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1、红外线气体分析仪 红外线气体分析仪红外线是一种看不见的光，其波长范围为0.78—1000微米。它在红光界限以外，所以得名红外线。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm之间；远红外线，波长为6.0～l000μm之间。太阳光谱图波长——在光的传播方向上，相邻两光波同相位点间的距离称为波长。波数——波数是描述红外辐射的一个参量，是指每厘米长度内所含红外波的数目。频率——单位时间内光波振动的周数。光子能量——光波以辐射的形式发射、传播或接受的能量，用E表示，单位为J。特征吸收波长——在近红外波段和中红外波段，红外辐射能

2、量较小，不能引起分子中电子能级的跃迁，而只能被样品分子吸收，引起分子振动能级的跃迁，所以红外吸收光谱也称分子振动光谱。当某一波长红外辐射的能量恰好等于某种分子振动能级的能量之差时，才会被该种分子吸收，并产生相应的振动能级跃迁，这一波长便称为该种分子的特征吸收波长。2.1红外线气体分析仪的基本原理其工作原理是基于某些气体对红外线的选择性吸收。红外线分析仪常用的红外线波长为2~12µm。简单说就是将待测气体连续不断的通过一定长度和容积的容器，从容器可以透光的两个端面的中的一个端面一侧入射一束红外光，然后在另一个端面测定红外线的辐射强度，然后依据红外线的吸收与吸光物质的浓度成正比

3、就可知道被测气体的浓度。本项目中采用的是ABBAO2000系列仪表，配以URAR26红外模块。朗伯—比尔定律——其物理意义是当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时,其吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比。这就是红外线气体分析仪的测量依据。2.2红外线气体分析仪的特点 1、能测量多种气体除了单原子的惰性气体和具有对称结构无极性的双原子分子气体外，CO、CO2、NO、NO2、NH3等无机物、CH4、C2H4等烷烃、烯烃和其他烃类及有机物都可用红外分析器进行测量；2、测量范围宽   可分析气体的上限达100%，下限达几个ppm的浓度。进行精细化处理后，还可以进行痕

4、量分析；3、灵敏度高   具有很高的监测灵敏度，气体浓度有微小变化都能分辨出来；4、测量精度高   一般都在+/-2%FS,不少产品达到+/-1%FS。与其他分析手段相比，它的精度较高且稳定性好；5、反应快   响应时间一般在10S以内6、有良好的选择性   红外分析器有很高的选择性系数，因此它特别适合于对多组分混合气体中某一待分析组分的测量，而且当混合气体中一种或几种组分的浓度发生变化时，并不影响对待分析组分的测量。2.3红外分析仪基本结构及主要部件  红外线气体分析仪一般由气路和电路两部分组成，它的气路和电路的联系部件也是核心部分是发送器，发送器是红外分析仪的“心脏”部

5、分，它将被测组分浓度的变化转为某种电参数的变化，并通过相应的电路转换成电压或电流输出。发送器由光学系统和检测器两部分组成，主要构成部件有如下一些，红外辐射光源、气室和滤光元件、检测器测量原理一个是测量室，一个是参比室。两室通过切光板以一定周期同时或交替开闭光路。在测量室中导入被测气体后，具有被测气体特有波长的光被吸收，从而使透过测量室这一光路而进入红外线接收气室的光通量减少。气体浓度越高，进入到红外线接收气室的光通量就越少；而透过参比室的光通量是一定的，进入到红外线接收气室的光通量也一定。因此，被测气体                 常见红外线气体发送器示意图  浓度越高

6、，透过测量室和参比室的光通量差值就越大。这个光通量差值是以一定周期振动的振幅投射到红外线接收气室的。接收气室用几微米厚的金属薄膜分隔为两半部，室内封有浓度较大的被测组分气体，在吸收波长范围内能将射入的红外线全部吸收，从而使脉动的光通量变为温度的周期变化，再可根据气态方程使温度的变化转换为压力的变化，然后用电容式传感器来检测，经过放大处理后指示出被测气体浓度。2.4发送器主要部件光源按光源的结构分类，可分为单光源和双光源两种。按发光体分类，主要有以下几种：合金发光源、陶瓷光源、激光光源切光片切光片的作用是把辐射光源的红外光变成断续的光，即对红外光进行调制。调制的目的是使检测器

7、产生的信号成为交流信号，便于放大器放大，同时改善检测器的响应时间特性。气室红外分析仪中的气室包括测量气室、参比气室、和滤波气室，他们的结构基本相同，都是圆筒形，两端都是用晶片密封。气室要求内壁光洁度高，不吸收红外线，不吸附气体，化学性能稳定。气室的材料采用黄铜镀金、玻璃镀金或铝合金，内壁表面都要求抛光。金的化学性能极为稳定，气室的内壁永远也不氧化，所以能保持很高的反射系数。气室常用的窗口材料有：氟化锂 透射限为6.5μm、氟化钙 透射限为13μm、蓝宝石 透射限为5.5μm、熔凝石英 透射限为4.5μm、氯化钠 透