红外气体分析仪

概要:红外气体分析仪是一种利用气体对红外线的选择性吸收特性来测量气体中不同组分浓度的仪器。

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  红外气体分析仪是一种利用气体对红外线的选择性吸收特性来测量气体中不同组分浓度的仪器。

  它的工作原理基于比尔定律。假定被测气体为一个无限薄的平面,强度为k的红外线垂直穿透它,能量衰减的量为:I=I₀×e^(-kcl)(比尔定律)。式中:I是被介质吸收的辐射强度;I₀是红外线通过介质前的辐射强度;k是待分析组分对辐射波段的吸收系数;c是待分析组分的气体浓度;l是气室长度(即待测气体层的厚度)。对于一台制造好的红外气体分析仪,其测量组分已定,即待分析组分对辐射波段的吸收系数k一定;红外光源已定,即红外线通过介质前的辐射强度I₀一定;气室长度l也一定。通过测量辐射能量的衰减I,就可确定待分析组分的浓度c。

  红外气体分析仪主要由光学部件和测量电路构成,光学部件通常包括红外辐射光源、通过样气的测量气室、红外检测器等。其中,红外辐射光源主要使用广谱(宽谱)光源,其光谱覆盖波长从1μm到15-20μm,通常使用范围为2-12μm;气室分为测量气室和参比气室(双光路分析器)或只有测量气室(单光路分析器);红外检测器分为气动检测器(如薄膜微音检测器和微流量检测器)和固体检测器(如光电导检测器、热释电检测器和热电堆检测器)。

  根据检测方式的不同,可分为单光束式和双光束式。单光束式通过比较空气和被测气体的吸收信号来计算气体浓度,结构简单,但受光源强度变化、温度变化等因素影响较大,稳定性较差。双光束式通过比较两个光束(一个作为参考光束,另一个作为测量光束)的吸收信号来计算气体浓度,可消除光源强度变化、温度变化等因素的影响,提高了稳定性和准确性。

  根据检测原理的不同,还可分为非色散式和色散式。非色散式使用滤光片或干涉仪隔离特定波长的红外线,只测量一个或几个波长点的吸收信号,适用于对单一或少数组分进行快速、简便、经济的分析。色散式则使用棱镜或光栅将红外线分成连续的谱线,测量整个波长范围内的吸收信号,并绘制出吸收谱图,适用于对多种组分进行精确、全面、复杂的分析。

  红外气体分析仪具有以下特点:测量快速、准确;可实现不同浓度、多种气体(如SO₂、NOₓ、CO₂、CO、CH₄等)的连续检测;采用先进的数字处理技术,具有全新的液晶显示画面;部分仪器带有操作提示功能,操作相对简单;能安装在成套设备中,输出信号多样,可与电脑或DCS连接等。

  它被广泛应用于多个领域,例如:

  -工业过程控制:如石油、化工、发电厂、冶金焦碳等工业生产过程中,用于监测和控制相关气体的浓度。

  -环保领域:对大气及污染源排放进行监测,分析SO₂、NOₓ等污染物的含量。

  -公共场所:如饭店、大型会议中心等的空气监测。

  -其他领域:包括农业、医疗卫生和科研等,例如在合成氨流程、甲醇生产流程中分析CO和CO₂的含量。

  不同型号的红外气体分析仪在测量范围、精度、稳定性等方面可能会有所差异,具体参数可以参考相应产品的说明书。以下是一种JNYQ-I-91型红外线气体分析仪的部分技术参数示例:

  -精度:≤±2%F.S

  -稳定性:零点漂移±1.5%F.S/30d,量程漂移±1.5%F.S/30d

  -样气流量:500mL/min

  -样气压力:0.1Mpa≤入口压力≤0.25Mpa

  -输出信号:4~20mA或0~5VDC可选

  -触点容量:24VDC,1A

  -工作环境:温度-5℃~+45℃,湿度≤90%RH

  -测量范围:如CO为0-5000ppm至0-100%,CO₂为0-100ppm至0-100%等

  在实际应用中,需根据具体需求选择合适的红外气体分析仪,并按照操作规范进行使用和维护,以确保测量结果的准确性和可靠性。

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