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紅外氣體分析儀工作原理

更新時(shí)間:2015-11-24   點(diǎn)擊次數: 3102次

紅外線(xiàn)氣體分析儀,是利用紅外線(xiàn)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)電容檢測器的電信號。這樣,就可間接測量出待分析組分的濃度。

1.比爾定律 
紅外線(xiàn)氣體分析儀是根據比爾定律制成的。假定被測氣體為一個(gè)無(wú)限薄的平面.強度為k的紅外線(xiàn)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)吸收的輻射強度;
         I0--紅外線(xiàn)通過(guò)介質(zhì)前的輻射強度;
         K--待分析組分對輻射波段的吸收系數;  
         C--待分析組分的氣體濃度;
         L--氣室長(cháng)度(赦測氣體層的厚度)
     對于一臺制造好了的紅外線(xiàn)氣體分析儀,其測量組分已定,即待分析組分對輻射波段的吸收系數k一定;紅外光源已定,即紅外線(xiàn)通過(guò)介質(zhì)前的輻射強度I0一定;氣室長(cháng)度L一定。從比爾定律可以看出:通過(guò)測量輻射能量的衰減I,就可確定待分析組分的濃度C了。

2.分析檢測原理
     紅外線(xiàn)氣體分析儀由兩個(gè)獨立的光源分別產(chǎn)生兩束紅外線(xiàn) 該射線(xiàn)束分別經(jīng)過(guò)調制器,成為5Hz的射線(xiàn)。根據實(shí)際需要,射線(xiàn)可通過(guò)一濾光鏡減少背景氣體中其它吸收紅外線(xiàn)的氣體組分的干擾。
紅外線(xiàn)通過(guò)兩個(gè)氣室,一個(gè)是充以不斷流過(guò)的被測氣體的測量室,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),當測量室內被測氣體濃度變化時(shí),吸收的紅外線(xiàn)光量發(fā)生相應的變化,而基準光束(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)檢測器,使檢測器產(chǎn)生壓力差,并變成電容檢測器的電信號。此信號經(jīng)信號調節電路放大處理后,送往顯示器以及總控的CRT顯示。該輸出信號的大小與被淵組分濃度成比例。
  我們所用的檢測器是薄膜微音器。接收室內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),在兩測壓力不同時(shí)膜片可以變形產(chǎn)生位移,膜片的一側放一個(gè)固定的圓盤(pán)型電極??蓜?dòng)膜片與固定電極構成了一個(gè)電容變進(jìn)器的兩極。整個(gè)結構保持嚴格的密封,兩接收氣室內的氣體為動(dòng)片薄膜隔開(kāi),但在結構上安置一個(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、測量室后,進(jìn)入檢測器的接收室。被接收室里的氣體吸收,氣體溫度升高,氣體分子的熱運動(dòng)加強,產(chǎn)生的熱膨脹形成的壓力增大。當測量室內通入零點(diǎn)氣(N2)時(shí),來(lái)自?xún)蓺馐业墓饽芷胶?,兩邊的壓力相等,?dòng)片薄膜維持在平衡位置,檢測器輸出為零。當測量室內通入樣氣時(shí),測量邊進(jìn)入接收室的光能低于參比邊的,使測量邊的壓力減小,于是薄膜發(fā)生位移,故改變了兩極板問(wèn)的距離,也改變了電容量C。
     紅外線(xiàn)氣體分析儀可以用來(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)分析同一種原子構成的多原子氣體以及惰性氣體,如:N2、Cl2、H2、O2以及He、Ne、Ar等。 

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