紅外氣體分析儀原理

      紅外氣體分析儀原理

      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，就可間接丈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(wú)窮薄的平面。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(guò)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(zhǎng)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，其丈量組分已定，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(guò)介質(zhì)前的輻射強(qiáng)度I0一定；氣室長(zhǎng)度L一定。從比爾定律看出：通過(guò)丈量輻射能量的衰減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(guò)調(diào)制器，成為5Hz的射線。根據(jù)實(shí)際需要，射線可通過(guò)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(guò)兩個(gè)氣室，一個(gè)是充以不斷流過(guò)的被測(cè)氣體的丈量室，另一個(gè)是充以無(wú)吸收性質(zhì)的背景氣體的參比室。工作時(shí)，當(dāng)丈量室內(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(lái)的光量差通過(guò)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(kāi)，在兩測(cè)壓力不同時(shí)膜片變形產(chǎn)生位移，膜片的一側(cè)放一個(gè)固定的圓盤(pán)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(kāi)，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(guò)參比室、丈量室后，進(jìn)進(jìn)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)丈量室內(nèi)通進(jìn)零點(diǎn)氣（N2）時(shí)，來(lái)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)丈量室內(nèi)通進(jìn)樣氣時(shí)，丈量邊進(jìn)進(jìn)接收室的光能低于參比邊的，使丈量邊的壓力減小，于是薄膜發(fā)生位移，故改變了兩極板問(wèn)的間隔，也改變了電容量C。      

      紅外線氣體分析儀用來(lái)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(lái)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。