甲烷气体检测原理与设计
甲烷气体检测电路原理
甲烷气体检测电路原理
甲烷气体检测电路主要由传感器、信号处理电路和报警电路三部分组成。
1. 传感器:传感器通常使用半导体气敏电阻或气体敏感元件来检测甲烷气体浓度。
当甲烷气体接触到传感器时,其电阻值会发生变化,通过测量电阻值的变化来判断甲烷气体的浓度。
2. 信号处理电路:信号处理电路用于放大、滤波和转换传感器输出的电信号,以便对甲烷气体浓度进行准确的测量和判断。
信号处理电路可以采用放大器、滤波器、模数转换器等电子元件来实现。
3. 报警电路:当甲烷气体浓度超过预设阈值时,报警电路会触发警报装置发出声光信号。
报警电路通常由比较器、触发器、蜂鸣器、指示灯等组成,当传感器输出的信号超过阈值时,比较器将触发触发器,进而触发报警装置。
整个电路工作原理是:传感器检测到甲烷气体浓度,通过输出电信号表示浓度;信号处理电路对传感器输出的信号进行放大、滤波和转换处理;报警电路根据处理后的信号判断是否触发报警装置发出声光信号,以提醒人们存在甲烷气体的危险。
甲烷浓度测试实验报告
1. 了解甲烷的物理性质和化学性质;2. 掌握甲烷浓度测试的方法;3. 通过实验,验证甲烷在不同条件下的浓度变化。
二、实验原理甲烷是一种无色、无味、易燃的气体,其浓度可以通过测量其体积分数来确定。
本实验采用气相色谱法进行甲烷浓度测试,利用甲烷与其他气体在固定相和流动相中的分配系数不同,通过色谱柱分离,检测器检测,从而确定甲烷的浓度。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:气相色谱仪、色谱柱、进样器、检测器、数据采集系统、氮气钢瓶、空气钢瓶、氧气钢瓶、色谱工作站;2. 试剂:甲烷标准气体、氮气、空气、氧气、色谱柱固定液。
四、实验步骤1. 调节气相色谱仪,包括柱温、检测器温度、载气流量等参数;2. 将甲烷标准气体与空气、氧气混合,制备成不同浓度的甲烷样品;3. 将甲烷样品依次进样,记录色谱图;4. 通过色谱工作站分析色谱图,计算甲烷的浓度。
五、实验结果与分析1. 甲烷的物理性质:甲烷是一种无色、无味、易燃的气体,在常温常压下,其密度比空气小,不易溶于水;2. 甲烷的化学性质:甲烷在空气中燃烧生成二氧化碳和水,燃烧方程式为:CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O;3. 实验结果:通过气相色谱法测试,在不同浓度下,甲烷的峰面积与浓度呈线性关系,相关系数R²均大于0.99;4. 分析:实验结果表明,气相色谱法可以有效地测试甲烷浓度,且在不同浓度下,甲烷的浓度与峰面积呈线性关系,说明该方法适用于甲烷浓度的测试。
1. 甲烷是一种无色、无味、易燃的气体,在常温常压下,其密度比空气小,不易溶于水;2. 甲烷在空气中燃烧生成二氧化碳和水,燃烧方程式为:CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O;3. 气相色谱法可以有效地测试甲烷浓度,且在不同浓度下,甲烷的浓度与峰面积呈线性关系;4. 本实验验证了甲烷在不同条件下的浓度变化,为甲烷的检测和应用提供了理论依据。
七、实验注意事项1. 实验过程中,应严格遵守操作规程,确保实验安全;2. 使用气相色谱仪时,注意调节参数,保证实验结果的准确性;3. 在制备甲烷样品时,应控制好混合比例,避免浓度过高或过低;4. 实验结束后,应关闭气相色谱仪,释放载气,确保实验室安全。
甲烷的检测方法及原理
甲烷的检测方法及原理甲烷是一种无色无味的气体,在自然界中广泛存在,并且在工业、农业和能源领域中得到广泛应用。
鉴于甲烷具有较高的爆炸性和毒性,对甲烷的检测显得尤为重要。
为了确保安全和环境保护,科学家们开发了多种不同的甲烷检测方法和原理。
首先,对于甲烷的检测方法来说,最常见的是使用气体传感器进行检测。
气体传感器是基于气体与固体材料表面发生化学反应的原理,通过测量气体与固体材料表面反应的变化来检测并测量特定气体的浓度。
常见的气体传感器可以分为电化学传感器、光学传感器、红外传感器和半导体传感器等。
电化学传感器是指利用电化学原理来进行甲烷浓度测量的传感器。
具体原理是浓度极低的甲烷气体可以被传感器吸附在电极表面,在电解液中气体会产生氧化反应和还原反应,这些反应会导致电流的变化,进而测量甲烷的浓度。
典型的电化学传感器包括燃气传感器、PX4传感器等。
光学传感器是指利用光学原理来测量甲烷浓度的传感器。
光学传感器通过射入被测气体的光束并测量其在气体中的衰减程度来测量甲烷的浓度。
甲烷的光学传感器通常使用红外光,因为甲烷对红外光有较高的吸收率。
具体原理是当光束通过被测气体时,甲烷分子会吸收光束中的特定波长的光,使得光强度在探测器中发生变化,通过测量这种变化来确定甲烷的浓度。
光学传感器的典型代表是红外吸收传感器。
红外传感器也是常用的甲烷检测方法之一。
与光学传感器类似,红外传感器也是利用甲烷对特定波长的光吸收来进行测量。
它通过光源发射特定波长的红外光,然后通过甲烷气体后,再通过探测器捕捉光的信号来测量甲烷的浓度。
与光学传感器不同的是,红外传感器检测光的信号是通过光强变化而不是光的衰减来测量甲烷浓度。
另外,半导体传感器也是常用的甲烷检测方法之一。
半导体传感器是通过氧化还原反应来测量甲烷的浓度。
当甲烷气体存在时,它可以与传感器表面的金属氧化物发生反应,改变传感器的导电性。
通过测量传感器的电阻变化来确定甲烷的浓度。
此外,还有一些其他的检测方法,如质谱法、气相色谱法、热导法等,但由于其仪器设备复杂,成本较高,因此更适用于实验室等特殊场合。
浅析气相色谱法检测废气中甲烷非甲烷总烃
浅析气相色谱法检测废气中甲烷非甲烷总烃气相色谱法是一种常用的分析化学方法,它通过分离和检测气体混合物中各种化合物的浓度,广泛应用于环境监测、石油化工、食品安全等领域。
本文将从测定废气中甲烷、非甲烷总烃的意义、气相色谱法的原理和应用、样品处理及分析方法等方面进行浅析,以期更好地了解和应用气相色谱法于废气监测中。
一、测定废气中甲烷、非甲烷总烃的意义废气中甲烷、非甲烷总烃的检测是环境监测中的重要任务之一。
甲烷是一种温室气体,对全球气候变化具有重要影响,而非甲烷总烃则是空气污染的主要成分之一。
测定废气中甲烷、非甲烷总烃的含量,对环境保护和生态平衡具有重要意义。
二、气相色谱法的原理和应用气相色谱法是一种高效、快速、准确的分离和分析方法,它通过将混合气体样品分离为单一化合物,并通过检测器进行检测,从而得到各种化合物的浓度和峰面积,进而计算出各种化合物的含量。
气相色谱法的原理是利用气相色谱柱对混合气体中的各种成分进行分离,然后通过检测器对各种成分进行检测和定量。
在气相色谱法中,常用的色谱柱有各种类型的毛细管柱和填充柱,检测器有火焰离子化检测器(FID)、热导检测器(TCD)等。
色谱法可以对废气中的甲烷、非甲烷总烃进行快速准确地测定,具有较高的灵敏度和分辨率,广泛应用于环境监测领域。
三、样品处理及分析方法在进行气相色谱法检测废气中甲烷、非甲烷总烃时,需要对废气进行样品处理和分析方法选择。
对于废气样品的采集要选择适当的采样方法,保证样品的代表性和准确性。
常用的采样方法有罐式采样、袋式采样、毛细管采样等。
进行样品的前处理。
废气中的杂质和水分会对色谱分析造成干扰,需要对样品进行适当的前处理。
通常采用吸附管吸附、气相色谱前处理仪器预处理等方法。
选择适当的气相色谱仪及检测器进行分析。
不同类型的气相色谱仪和检测器适用于不同的样品和分析目的。
在选择仪器时需要考虑样品的成分、测定的灵敏度、准确性等因素。
在进行样品分析时,需要严格控制色谱仪的操作条件,包括进样量、色谱柱温度、流速、检测器温度等参数。
甲烷检测方法
甲烷检测方法甲烷是一种常见的有机化合物,广泛存在于自然界中,特别是在化石燃料的开采、储存和使用过程中。
甲烷是一种无色、无味、无毒的气体,但它具有高度的可燃性和爆炸性,对人类的生命和财产安全造成了巨大威胁。
因此,准确、快速地检测甲烷浓度是非常重要的。
甲烷的检测方法有很多种,下面将介绍几种常见的方法。
1. 火焰离子化检测法火焰离子化检测法是一种常用的甲烷检测方法。
该方法利用甲烷在高温下燃烧产生的离子来进行检测。
具体操作时,甲烷被引入一个火焰中,然后通过离子化器产生离子,最后使用离子检测器来检测离子的信号强度,从而确定甲烷的浓度。
该方法具有灵敏度高、响应速度快的特点,但需要使用高温的火焰,所以在一些特殊环境中可能不适用。
2. 光学吸收检测法光学吸收检测法是另一种常见的甲烷检测方法。
该方法利用甲烷分子对特定波长的光的吸收特性来进行检测。
具体操作时,通过发射一束特定波长的光,然后通过甲烷气体中的吸收来测量甲烷的浓度。
该方法具有非常高的准确性和灵敏度,但需要使用专用的光学仪器,成本较高。
3. 传感器检测法传感器检测法是一种便捷、经济的甲烷检测方法。
该方法使用甲烷传感器来检测甲烷的浓度。
传感器通常是基于化学反应或电化学原理设计的,当甲烷气体接触到传感器表面时,会引发一系列的反应,最终导致传感器输出的信号发生变化,从而可以确定甲烷的浓度。
传感器检测法具有体积小、响应速度快、使用方便的特点,但有时会受到环境因素的影响。
4. 红外线检测法红外线检测法是一种基于甲烷吸收红外线的原理进行检测的方法。
该方法利用甲烷分子在特定波长的红外线下的吸收特性来测量甲烷的浓度。
具体操作时,通过发射一束特定波长的红外线,然后通过检测红外线在甲烷气体中的吸收程度来确定甲烷的浓度。
该方法具有高度的准确性和灵敏度,但需要使用专用的红外线仪器。
甲烷的检测方法有火焰离子化检测法、光学吸收检测法、传感器检测法和红外线检测法等。
不同的方法具有不同的特点和适用范围,我们可以根据实际需求选择合适的方法进行甲烷的检测。
甲烷检测仪器工作原理
甲烷检测仪器工作原理
甲烷检测仪器的工作原理是基于气体的化学反应和光学测量的原理。
首先,甲烷检测仪器通常会使用一种称为甲烷传感器的气体传感器。
甲烷传感器通常采用金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor,简称MOS)作为敏感元件。
当甲烷气体通过传感器时,甲烷分子中的CH4会与传感器表面的氧气发生化学反应,导致传感器的电阻值发生变化。
这个电阻值的变化与甲烷气体的浓度成正比,因此可以通过测量电阻值的变化来确定甲烷气体的浓度。
其次,甲烷检测仪器还可以基于红外吸收光谱原理进行测量。
红外光谱法是一种常用的非侵入式测量方法,可以通过检测特定波长的红外光被样品中的分子吸收的程度来确定甲烷气体的浓度。
在甲烷检测仪器中,一束包含甲烷吸收特征波长的红外光通过气体样品,然后通过光学元件进行检测。
被吸收的光量与甲烷气体的浓度成正比,因此可以通过测量吸收光量的变化来确定甲烷气体的浓度。
综上所述,甲烷检测仪器的工作原理主要包括甲烷传感器的化学反应和红外吸收光谱的测量原理。
这些原理能够有效地检测甲烷气体的浓度,并广泛应用于甲烷泄漏检测、燃气检测等领域。
环境空气测甲烷的原理
环境空气测甲烷的原理环境空气测甲烷的原理主要是通过气体色谱仪的分析方法实现的。
气体色谱仪是一种专用仪器,用于分析空气中各种气体的成分和浓度。
气体色谱仪的工作原理是基于气体在固定相(固体或涂覆在固体表面的液体)和流动相(气体)两个相之间进行分配的原理。
其中,固定相主要是一些特定的吸附剂,例如石墨、活性炭、硅胶等。
这些吸附剂能吸附不同气体成分,使其在流动相中的移动速度不同,从而实现气体的分离和检测。
具体到甲烷的测量,通常采用焚烧法来实现。
焚烧法是利用气体色谱仪配合火焰离子化检测器(FID)进行分析。
FID能够通过检测电离火焰中产生的电流,来测量甲烷的浓度。
在气体色谱仪分析过程中,首先需要采集空气样品。
通常采样方法有主动式和被动式两种。
主动式采样是通过将空气样品引入到气体色谱仪中进行处理,而被动式采样则是通过置放样品收集装置,利用空气自然流动将样品收集起来,最后再将收集的样品转入气体色谱仪进行检测。
接下来,采集到的样品会先经过样品通道的预处理。
在预处理过程中,主要是对样品进行干燥、除尘和浓缩等处理,以减小样品中杂质的影响,并提高甲烷的测量灵敏度。
然后,样品会被输送到柱子中进行分离。
气体色谱柱是气体色谱仪的重要组成部分,不同的气体成分会因其与吸附剂之间的相互作用而在柱子中有不同的停留时间。
甲烷在这个过程中会因其与吸附剂的相互作用而停留时间较短,在柱子中快速通过。
最后,样品进入火焰离子化检测器中进行检测。
火焰离子化检测器是一种常用的气体检测器,通过将样品与氧气混合并燃烧,产生电离火焰。
甲烷燃烧后会生成离子,离子流在电场的作用下会形成电流信号,通过测量电流信号的大小,可以得到甲烷的浓度。
总的来说,环境空气测甲烷的原理就是利用气体色谱仪进行样品的分离和检测。
通过采集空气样品,经过样品通道的预处理,样品进入柱子进行分离,最后进入火焰离子化检测器进行甲烷的浓度测量。
这样的原理能够有效地实现对环境空气中甲烷浓度的监测和分析。
检验甲烷的方法
检验甲烷的方法甲烷是一种常见的天然气体,广泛应用于燃气供应、化学工业和能源生产等领域。
然而,由于甲烷具有易燃、爆炸等危险性,因此在使用和储存过程中,需要对其进行准确的检验和监测。
本文将介绍几种常见的甲烷检验方法。
1. 热导法热导法是一种基于热传导原理的检测方法,适用于气体中甲烷含量较高的情况。
该方法的原理是利用热传导特性,测量气体中热量的传输速度,从而计算出甲烷的浓度。
使用热导法进行甲烷检测时,需要先将气体样品与空气混合,并通过传感器测量气体中的温度差异,进而计算出甲烷的含量。
2. 红外吸收法红外吸收法是一种广泛应用于气体检测的方法,特别适用于检测甲烷。
该方法的原理是利用红外光线的特性,测量气体中甲烷分子对特定波长的红外光的吸收率,从而计算出甲烷的浓度。
使用红外吸收法进行甲烷检测时,需要先将气体样品通过红外吸收传感器,测量其对红外光的吸收率,并根据标准曲线计算出甲烷的含量。
3. 燃烧法燃烧法是一种基于甲烷燃烧反应的检测方法,适用于甲烷含量较低的气体。
该方法的原理是将气体样品与氧气混合,点燃并燃烧甲烷,测量产生的热量,并根据热量变化计算出甲烷的含量。
使用燃烧法进行甲烷检测时,需要注意控制燃烧温度和氧气浓度,以保证燃烧反应的准确性。
4. 质谱法质谱法是一种高精度的气体检测方法,可以检测多种气体成分,包括甲烷。
该方法的原理是利用气体分子的质量差异,通过质谱仪测量气体中不同分子的质量比例,从而计算出甲烷的含量。
使用质谱法进行甲烷检测时,需要先将气体样品通过质谱仪,测量其分子质量比例,并根据标准曲线计算出甲烷的含量。
总结以上介绍的几种方法都是常见的甲烷检测方法,各有优缺点,适用于不同的检测场景。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的检测方法,以保证甲烷的准确检测和安全使用。
同时,需要注意检测设备的质量和性能,以保证检测结果的准确性和可靠性。
红外法测甲烷的原理是啥
红外法测甲烷的原理是啥红外法测量甲烷的原理是基于物质吸收和辐射红外光的特性。
红外光是波长在0.75微米至1000微米之间的电磁辐射,它能够通过材料与分子进行相互作用。
甲烷分子由一个碳原子与四个氢原子组成,它们之间存在共价键。
当红外光照射到甲烷分子上时,与甲烷分子共振频率相符的红外光会被吸收,使甲烷分子转移到激发态。
而不共振频率的红外光则会被甲烷分子反射或透过。
在红外法测量甲烷的过程中,通过选择适当的红外光源和检测器,可以使被测气体发生特定的吸收效果。
典型的红外光源包括頁式光源和窄带光源,如红外线二极管、红外线激光器等。
而常用的红外光检测器有热电偶、光敏电阻、半导体传感器等。
具体测量甲烷的步骤如下:1. 选择合适的红外光源发射特定频率的红外光。
2. 红外光穿过被测气体,当红外光与甲烷分子共振频率相同时,一部分光会被吸收,而非共振频率的红外光则会透过或反射。
3. 接触到气体样品之前和之后,使用引导管或光路调节器对光线进行精确的控制和调整,最大限度地抑制背景辐射及其他杂散信号。
4. 检测器接收红外光,并将接收到的光信号转换成电信号。
5. 根据被测气体中甲烷的浓度与其所吸收的红外光的强度之间的关系,利用标定曲线或计算公式计算出甲烷的浓度。
红外法测量甲烷具有以下优点:首先,红外法测量甲烷灵敏度高,可以检测到甚至非常低浓度的甲烷气体。
其次,红外法测量甲烷具备高精度,并且不受样品复杂性和干扰物质的影响。
此外,该方法操作简便,无需使用化学试剂,无二次污染问题,并且具有实时性。
然而,红外法测量甲烷也存在一些局限性。
红外吸收光谱带宽狭窄,可能与其他气体发生叠加效应,造成误差。
此外,红外光在透过大气层时可能会受到干扰,导致测量结果不准确。
此外,红外法只适用于测量特定分子的浓度,对其他气体的测量不适用。
综上所述,红外法测量甲烷利用甲烷分子对特定波长的红外光的吸收能力进行测量。
通过选择合适的光源和检测器,并根据红外光与甲烷分子吸收之间的关系,可以准确测量甲烷浓度。
甲烷传感器工作原理
甲烷传感器工作原理
甲烷传感器是一种用于检测和测量环境空气中甲烷浓度的设备。
它基于特定的工作原理来实现这一功能。
甲烷传感器的工作原理主要包括以下几个方面:
1. 传感器材料:甲烷传感器通常采用特定的传感器材料,如金属氧化物(MOX)或半导体材料。
这些材料具有与甲烷气体
反应的特性,当与甲烷接触时,会发生化学反应。
2. 气敏电阻:甲烷传感器中常使用气敏电阻来检测气体浓度。
当气体接触到传感器材料表面时,会引起材料的电阻变化。
这是因为气体的存在会改变材料的电导特性。
通过测量电阻的变化,可以间接地评估甲烷气体的浓度。
3. 加热元件:甲烷传感器中通常还会包含一个加热元件,用于加热传感器材料。
加热材料会提高传感器的灵敏度和响应速度。
加热元件通常由薄膜电阻、发热元件或热电堆等组成。
4. 信号处理:甲烷传感器的输出信号需要经过相应的信号处理电路进行放大和处理。
处理后的信号会转化为电压、电流或数字信号,然后通过显示器或与其他设备连接,以实现对甲烷浓度的准确测量和监测。
总之,甲烷传感器利用特定的传感器材料和工作原理,通过测量气敏电阻的变化来实现对环境中甲烷浓度的检测和测量。
这种传感器在工业安全、环境监测等领域中广泛应用。
甲烷测定_红外检测标准_概述说明以及解释
甲烷测定红外检测标准概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文旨在对甲烷测定的红外检测标准进行概述说明和解释。
甲烷是一种常见的温室气体,对于环境保护和气候变化研究具有重要意义。
因此,准确测定甲烷的来源与排放量,以及监测其在不同领域中的应用是十分必要的。
1.2 文章结构本文主要包括以下几个部分:引言、甲烷测定、红外检测标准、概述说明以及解释、结论与展望。
其中,引言部分将简要介绍整篇文章的背景和重点,并明确文章结构。
1.3 目的这篇长文的目标是深入了解甲烷测定和红外检测标准,并对其进行综合概述及详细解释。
通过阐述甲烷的介绍、来源与排放情况以及不同测定方法的概述,读者可以更好地理解甲烷产生与监测过程。
同时,通过探讨红外检测原理、仪器设备以及相关标准与规范,读者可以全面了解红外检测技术在甲烷测定中的应用和限制。
最后,在概述部分将重点突出甲烷测定的重要性和应用领域,以及红外检测方法的优势与限制,并提供有关测试误差分析和优化方法的说明。
通过本文的阐述,读者将能够对甲烷测定和红外检测标准有一个全面而深入的理解,为相关领域的研究和实践提供参考与指导。
2. 甲烷测定:2.1 甲烷简介:甲烷是一种无色、无臭的天然气体,由碳和氢元素组成。
它是最简单的烷烃,也是最主要的温室气体之一。
甲烷在地球上广泛存在于化石燃料开采、牧场排放、湿地和生物发酵等过程中。
2.2 甲烷的来源与排放:甲烷的主要来源包括天然气勘探和开采、化石燃料产业、农业活动(如畜牧业和稻作)、城市废弃物处理以及自然湿地的微生物活动等。
这些活动会导致大量甲烷释放到大气中,对全球气候变化产生重要影响。
2.3 甲烷测定方法概述:为了监测和控制甲烷排放,在各个领域需要可靠且准确的测量方法。
目前常用的甲烷测定方法包括质谱法、拉曼散射法以及红外检测法。
质谱法通过将样品分离并利用质谱仪器进行精确测量。
这种方法具有高精度和高灵敏度,但价格昂贵且需要专业操作。
拉曼散射法则利用拉曼散射现象来测量样品中的甲烷含量。
甲烷二氧化碳空气中氧含量检测方法光干涉式甲烷测定器分析法
甲烷二氧化碳空气中氧含量检测方法光干涉式甲烷测定器分析法光干涉式甲烷测定器是一种常用的气体检测方法,可以用于检测甲烷、二氧化碳和空气中氧含量。
该方法基于光干涉原理,利用气体对入射光的折射率的影响来实现气体成分的测量。
光干涉式甲烷测定器的原理是利用两束光的干涉现象来测量气体的折射率。
设光源发出的光经一束样品气体后再经一束参比气体,两束光在接收器上干涉形成干涉条纹。
当两束光通过不同浓度的气体后,其光程差发生变化,导致干涉条纹的移动。
根据干涉条纹的移动情况,可以计算出样品气体中甲烷、二氧化碳和氧含量的浓度。
具体实现光干涉式甲烷测定器的主要组件包括光源、光谱仪、样品气体池和接收器。
光源通过光束分束器将光分成两束,一束通过样品气体池,另一束通过参比气体池。
两束光再通过光谱仪进行分析,得到干涉条纹的移动情况。
接收器接收干涉条纹的信号,并将信号转换成浓度值。
在使用光干涉式甲烷测定器进行甲烷、二氧化碳和氧含量检测时,需要先对仪器进行校准。
校准一般利用标准气体进行,将标准气体的浓度与光干涉式甲烷测定器的输出信号进行对比,建立浓度与信号之间的关系。
校准完成后,可以进行样品气体的浓度检测。
光干涉式甲烷测定器的优点是测量灵敏度高、稳定性好、测量范围广,可以实时在线检测气体成分。
与传统的色谱分析等方法相比,光干涉式甲烷测定器无需样品预处理,操作简单,适用于各种气体环境的甲烷、二氧化碳和氧含量检测。
然而,光干涉式甲烷测定器也存在一些不足之处。
首先是仪器本身价格较高,需要专业人员进行操作和维护。
其次,光源的稳定性和光谱仪的精度对结果影响较大,需要定期进行校准和维护。
最后,光干涉式甲烷测定器对环境温度和湿度的要求较高,需要在恒温恒湿的条件下进行操作。
综上所述,光干涉式甲烷测定器是一种常用的气体检测方法,适用于甲烷、二氧化碳和空气中氧含量的检测。
该方法基于光干涉原理,具有测量灵敏度高、稳定性好的特点,但也存在仪器价格较高、对环境条件较为敏感等问题。
甲烷爆炸极限实验报告
甲烷爆炸极限实验报告1. 引言甲烷是一种常见的天然气,广泛应用于能源行业和生活中。
然而,由于甲烷是一种易燃气体,其可能引发爆炸事故,对人员和环境带来严重危害。
为了确保安全使用和储存甲烷,对其爆炸极限进行研究非常重要。
本实验旨在通过实验证明甲烷的爆炸极限,从而为相关安全措施的制定提供依据。
2. 实验目的1. 确定甲烷在不同氧浓度下的爆炸极限;2. 探究甲烷爆炸极限与氧浓度的关系。
3. 实验原理甲烷与氧气的爆炸需要满足合适的甲烷浓度范围和氧浓度范围。
当甲烷浓度低于最低爆炸浓度(LEL)时,无法燃烧;当甲烷浓度高于最高爆炸浓度(UEL)时,同样无法燃烧。
因此,通过实验可以确定甲烷的爆炸极限。
4. 实验材料和仪器4.1 材料1. 甲烷气体;2. 气瓶;3. 氧气。
4.2 仪器1. 燃烧器;2. 气体浓度检测仪;3. 电子天平;4. 火柴。
5. 实验步骤1. 将甲烷气体放入燃烧器,打开气瓶阀门,并使用气体浓度检测仪检测瓶内甲烷浓度;2. 打开燃烧器的触发装置;3. 用火柴点燃触发装置,引发燃烧;4. 记录燃烧器内的甲烷浓度及是否发生爆炸;5. 重复实验步骤1-4,但在每次实验前更改氧气的浓度。
6. 数据处理和分析通过实验记录的甲烷浓度以及是否发生爆炸的记录,我们可以统计得到甲烷爆炸的极限浓度范围。
将实验数据绘制成表格和图表,可以更直观地呈现甲烷爆炸极限与氧浓度的关系。
7. 结果和讨论经过多次实验,我们得到了甲烷在不同氧浓度下的爆炸极限范围。
根据数据处理和分析的结果,我们发现甲烷爆炸极限与氧浓度呈现一定的关系。
当氧浓度过低时,无法支持甲烷的燃烧,当氧浓度过高时,同样无法发生燃烧。
这一实验结果对于相关安全措施的制定有重要意义。
在使用和储存甲烷的过程中,需要确保环境中的氧浓度处于安全范围内,以避免甲烷的爆炸事故。
8. 结论通过本实验,我们成功地确定了甲烷在不同氧浓度下的爆炸极限。
甲烷的爆炸极限范围为最低爆炸浓度(LEL)到最高爆炸浓度(UEL)之间。
甲烷传感器工作原理
甲烷传感器工作原理
甲烷传感器是一种常用的气体传感器,用于检测和测量环境中的甲烷气体浓度。
它的工作原理基于化学反应和电信号的检测。
甲烷传感器通常包含两个主要部分:甲烷感敏层和传感器控制电路。
甲烷感敏层是甲烷传感器的核心部分,由感敏材料构成,常用的材料包括金属氧化物(如锌氧化物和铁氧化物)或嵌入有半导体纳米颗粒的聚合物。
这些感敏材料对甲烷气体有高度的选择性和灵敏度。
当感敏层接触到环境中的甲烷气体时,感敏材料与甲烷发生化学反应,产生一系列的反应产物。
这些反应产物的特性会发生变化,并导致感敏材料电学性能的变化。
通常,这种变化可以通过测量感敏材料表面的电阻、电容或电导来检测。
传感器控制电路是用于驱动甲烷感敏层和处理感敏层产生的信号的电路。
该电路通常包括一个微控制器或专用集成电路芯片,用于接收和处理感敏层的电信号,并将其转化为可读取的浓度数值。
在工作时,甲烷传感器会周期性地激活感敏层,使其与环境中的甲烷气体接触,并测量感敏层的电学性能变化。
传感器控制电路会根据感敏层信号的变化,计算出环境中甲烷气体的浓度,并输出相应的浓度数值。
甲烷传感器通常具有高精度和高灵敏度,并且能够迅速响应甲烷气体的变化。
它们被广泛应用于工业安全、煤气检测、矿山和油气勘探等领域,以确保环境中甲烷气体的安全水平。
甲烷气体检测仪工作原理
JCB4甲烷气体检测仪是专门用于矿井检测甲烷,显示气体类型为CH4甲烷,检测浓度单位为%VOL。
常见的气体传感器有电化学气体传感器,催化燃烧气体传感器,半导体气体传感器,红外气体传感器等。
不同类型的传感器由于原理和结构不同,性能、使用方法、适用气体、适用场合也不尽相同。
下面我们简单的介绍一下催化燃烧气体传感器
甲烷催化燃烧原理
热催化型高性能传感器组成惠斯顿电桥,测量臂由载件催化元件(俗称黑元件)和纯载元件(俗称白元件)组成,辅助臂由精密电阻和高精度电位器组成,稳压电路为电桥提供稳定的电压:在新鲜空气中桥路处于平衡状态,在被测气体中,甲烷在黑元件表面发生催化反应(无焰燃烧),使黑元件温度增高,电阻增大,桥路失去平衡,从而输出一个电位差,该电位差在一定范围内,其大小与该气体的浓度成正比。
微处理器通过内部模拟数字转换采样该信号数值并进行处理后直接由显示屏显示出被测甲烷的浓度,同时比较设定的报警点声、光、振动和光条报警,当传感器出现故障或电池电压偏低时给出相应的报警提示。
综上就是甲烷气体检测仪工作原理的介绍,希望对大家有所帮助,同时,如
有不清楚的可咨询河南卓安电子科技有限公司。
甲烷传感器原理
甲烷传感器原理甲烷传感器是一种用于检测空气中甲烷浓度的设备,它在工业、家用和环境监测等领域有着广泛的应用。
了解甲烷传感器的原理对于正确使用和维护该设备至关重要。
本文将介绍甲烷传感器的原理及其工作机制。
甲烷传感器的原理主要基于化学反应和电信号转换。
传感器内部通常包含有机化合物和金属氧化物等材料,当空气中的甲烷分子与这些材料接触时,会引发化学反应。
这些反应会产生电子变化,导致传感器内部电阻的变化。
通过测量电阻的变化,就可以得知空气中甲烷的浓度。
甲烷传感器的工作机制可以简单分为四个步骤。
首先,空气中的甲烷分子会与传感器内部的材料发生吸附作用,使得传感器内部电阻发生变化。
其次,传感器会将电阻变化转化为电信号输出。
然后,这个电信号会被传输到数据处理单元进行处理。
最后,经过处理的数据会被显示或传输到监测系统中,从而实现对甲烷浓度的监测和控制。
甲烷传感器的原理可以通过化学和物理两个方面来解释。
从化学角度来看,传感器内部的材料会与甲烷发生化学反应,产生一些中间产物,从而改变传感器的电阻。
而从物理角度来看,传感器内部的电阻变化会导致电信号的变化,进而实现对甲烷浓度的检测。
在实际使用中,甲烷传感器的原理需要与其他相关技术相结合,才能更好地发挥作用。
例如,传感器的灵敏度和稳定性需要通过精准的电子元件和数据处理算法来保证。
此外,传感器的工作环境和使用条件也会对其性能产生影响,因此需要在设计和使用时加以考虑。
总的来说,甲烷传感器的原理是基于化学反应和电信号转换的,通过测量传感器内部电阻的变化来实现对甲烷浓度的监测。
了解传感器的原理有助于我们更好地使用和维护这一设备,同时也为相关领域的技术研发提供了理论基础。
希望本文能够帮助读者对甲烷传感器的原理有一个清晰的认识。
激光检测甲烷的原理
激光检测甲烷的原理
激光检测甲烷的原理是基于激光的吸收光谱技术。
甲烷是一个具有特定吸收频率的气体,当经过一定长度的气体后,会吸收特定频率的激光束。
因此,可以通过测量激光束被甲烷气体吸收的程度来间接测量甲烷气体的浓度。
具体而言,激光检测甲烷的过程如下:
1. 发射激光:发射一个特定波长的激光束。
2. 经过气体:激光束穿过待检测的气体(包括甲烷)。
3. 吸收光谱:甲烷会吸收特定波长的激光束。
吸收后的激光束的强度会变弱。
4. 探测光强:通过探测器,测量出透过气体的激光束的强度。
5. 比较峰值:将探测到的光强与未经过气体的光强进行比较,计算出甲烷气体的浓度。
这种激光吸收光谱技术具有高灵敏度和高特异性,可以用于远距离的甲烷气体监测,例如天然气泄漏的检测和煤矿安全监测等领域。
检验甲烷的方法
检验甲烷的方法甲烷是一种无色、无味、无毒的气体,是天然气的主要成分之一,同时也是一种重要的温室气体。
为了保护环境和人类身体健康,检验甲烷的方法非常必要。
本文将介绍甲烷的检验方法,包括以下几种:1. 气相色谱法气相色谱法是一种常用的检测甲烷的方法。
该方法将甲烷和其他气体分离并测量其浓度,其原理是利用气相色谱仪的分离柱将混合气体分离出来,并分别计算各个气体的浓度。
气相色谱法操作简便、灵敏度高、准确度好等特点,因此在大气、水、土壤等环境监测中广泛应用。
2. 热导法热导法是一种通过测量甲烷的热导率来检测其浓度的方法。
该方法利用热电偶测量一个加热元件的温度变化,通过比较加热元件与环境气体的热传递速率,测量甲烷的浓度。
热导法优点在于灵敏度高,测量范围广,并可以进行实时监测。
3. 红外吸收法红外吸收法是一种广泛应用于环境和食品检测领域的方法,通过测量甲烷吸收红外线的能力来检测其浓度。
该方法利用红外线穿透样品后被吸收的特性,通过样品吸收的数量计算激光通过样品的比例,从而得出样品中甲烷的浓度。
红外吸收法的优点包括速度快、准确度高、操作简便等。
4. 气体色谱法气体色谱法是一种分离和分析气体混合物的方法,可以用于甲烷检验。
该方法对于绝大部分气态成分都有较强的分离效果,可以将混合气体分离,通过气体的比色法进行测量,计算甲烷的浓度。
但相对来说,气体色谱法需要专业的实验室设备,不适合现场实时检测。
总结来看,不同的检测方法针对不同的检测对象、场景和检测要求,选择一个合适的检测方法才能保证甲烷浓度的可靠性和准确度。
光干涉式甲烷测定器压力和气体浓度公式
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甲烷和氢呼气检测的原理
甲烷和氢呼气检测的原理丁文京博士,北美医学教育基金会甲烷和氢呼气检测是了解人体胃肠功能和代谢的一个重要的无创检查方法,也是了解由于肠道微生态变化所导致的疾病的一个有实用价值的方法。
甲烷和氢呼气检测用于临床检验的基本是主要是基于以下几个基本要点:第一、人体的新陈代谢虽然可以产生氢离子,但是不产生分子状态的氢和也不能产生分子状态的甲烷这两种气体。
我们呼出气中的甲烷和氢气唯一的来源是胃肠道的细菌在酵解碳水化合物过程中产生的代谢产物。
第二、胃肠道产生甲烷和氢气必须基于两个最基本的条件,即胃肠道要有碳水化合和可以酵解碳水化合物的细菌,这两个因素缺一不可。
所以可以认为甲烷和氢呼气主要是反映与胃肠道细菌和胃肠道对碳水化合物消化吸收有关的疾病。
第三、正常情况下,胃肠道细菌酵解碳水化合物后产生包括甲烷和氢在内的气体,其中大约有14-21%的气体可以通过肠粘膜屏障进入血液循环,经血液循环到达肺泡,通过气体交换呼出体外。
呼出气中的甲烷和氢含量很低,在ppm水平。
ppm是英文Parts Per Million的缩写,称百万分率,表示百万分之几。
在某些疾病情况时,肠粘膜的通透性变化,甲烷好氢通过率增加,有报导肠道甲烷和氢的通过率可以达到50%。
第四、正常情况下小肠内的细菌非常少,所以在甲烷和氢呼气曲线在小肠段呼出的量很少,当小肠内细菌增加时,临床上称为小肠细菌过度生长,在小肠段代谢产生的甲烷好氢就会增加,甲烷和氢呼气曲线会明显上升。
第五、某些肠道细菌可以利用氢,使2个氢分子与1个碳原子结合生产甲烷。
不同的文献报道,大约有15-35%的人群由于上述原因,在疾病时呼出气中氢的浓度没有变化,会出现假阴性结果。
中国人大约有65%左右的人群没有产甲烷的细菌,或只有很少产甲烷的细菌,其呼出其中或者没有甲烷,或者只有很少量的甲烷。
鉴于这两个因素,现在临床日益认识到有必要同时测量呼出气中的甲烷和氢,整合这两个参数的变化以减少假阴性。
作者联系方式: abs94555@。
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甲烷气体检测原理与设计目录概述 (3)第一章国内外研究现状 (4)一、甲烷检测简介 (4)1.1半导体式气体传感器 (4)1.2催化燃烧式气体传感器 (5)1.3热传导式气体传感器 (6)1.4基于相干光干涉的气体传感器 (6)1.5光声气体检测 (7)1.6基于红外吸收的甲烷气体传感器 (7)二、检测仪表 (8)1.7便携式瓦斯检测仪表 (8)1.8瓦斯自动监测监控系统 (10)1.9光干涉甲烷检测仪 (11)1.10传统光干涉甲烷检测器的不足 (12)第二章瓦斯检测仪的研究与设计 (14)2.1研究的意义和主要工作 (14)2.1.1研究的意义 (14)2.1.2主要工作 (14)2.2瓦斯检测的原理 (18)2.2.1载体催化元件 (18)2.2.2传统的检测原理 (23)2.2.3传统检测原理存在的问题 (24)2.2.4开关式恒温瓦斯检测技术 (26)2.2.5杨氏干涉原理 (29)2.2.6薄膜干涉原理 (31)2.2.7嵌入式光干涉甲烷检测仪光学原理 (34)2.2.8嵌入式光干涉甲烷检测仪智能读数原理 (35)第三章瓦斯检测仪的硬件选型与设计 (38)3.1瓦斯检测仪的基本组成 (38)3.2本安仪表的基本设计要求 (39)3.3本系统采用的防爆措施 (39)3.4单片机的选型 (40)3.5元器件选型 (42)3.5.1A/D转换器.......................................................................................42 3.5.2通信芯片选型 (43)3.5.3蜂鸣器选型和遥控接收头选型 (44)3.6加热采样电路的设计 (45)3.7电源模块的设计 (49)3.8单机片辅助电路的设计 (51)3.9红外接收电路的设计 (52)3.10声光报警电路 (53)3.11显示电路 (53)3.12电流/频率输出电路 (54)3.13通信电路的设计 (56)3.14开关量输出电路 (56)第四章瓦斯检测仪软件设计 (59)5.1软件设计概述 (59)5.2红外遥控解码 (62)概述煤矿井下开采过程中,从煤岩体内油出的所有气体统称为矿井瓦斯。
瓦斯的主要成分是甲烷和其他烃类,以及二氧化碳和稀有气体。
瓦斯爆炸是煤矿生产中最严重的灾害之一,不仅造成人员大量伤亡,而且还会摧毁井下生产和安全设施,中断生产,甚至引起煤尘爆炸、矿井火灾、冒顶等二次灾害,从而加重了灾害后果,造成生产难以在短时间内恢复;•还有些煤层开采到一定深度后,在生产过程中还能发生煤与瓦斯突出,产生很大的破坏作用。
瓦斯是我国煤矿的主要灾害因素之一,瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出等灾害严重威胁着我国煤矿的安全生产。
由于灾害因素多、治理难度大,矿井瓦斯一直是我国煤矿安全工作的重点和难点。
当前我国煤矿安全生产的现状是:煤矿瓦斯大,煤与瓦斯突出越来越严重,危险性增加。
我国的所有煤矿均为瓦斯煤矿,瓦斯灾害己成为制约煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素。
为此,国家煤矿安全监察局实施了“科技兴安”战略,并提出了“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理“十二字方针”,与此同时,我国的各类科技计划也逐步加强了瓦斯灾害治理技术研究开发的支持力度。
甲烷是瓦斯气体的主要成分,规避煤矿事故的发生,必须加强对井下甲烷气体浓度的监测。
因此根据我国煤矿生产和管理模式,依照我国的有关技术标准,研制技术先进、实用、可靠的产品是关键所在。
第一章国内外研究现状一、甲烷检测简介煤层瓦斯的主要成分一般是甲烷和其它有害气体等,这些气体统称为瓦斯。
由于瓦斯的危害主要是甲烷,所以从狭义上讲矿井瓦斯就专指甲烷而言。
对于瓦斯的检测,主要是对于甲烷的检测。
甲烷是无色、无味、无臭可以燃烧和爆炸的气体,不能供人呼吸,能造成人员窒息,它易于扩散,扩散速度是空气的1.34倍,瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍,甲烷对空气的比重为0.544,因此容易积存在巷道顶板冒落的顶板空峒内。
瓦斯的化学性质极不活泼,几乎不与其它物质化合,难溶于水。
瓦斯与空气适量混合后具有燃烧爆炸性。
这是瓦斯所以成为矿内主要灾害的原因所在。
在标准状况下瓦斯按体积百分比浓度为5~16%时遇到高温火源后就会发生瓦斯爆炸。
浓度在9.1~9.5%时爆炸威力最大。
甲烷检测主要是时时了解煤矿环境中甲烷的浓度,以为煤矿安全生产提供可靠有效的保障。
按照所采用的气体浓度传感器的工作原理分类,目前国内外用于甲烷浓度检测的方法主要有以下几种:1.1半导体式气体传感器。
半导体式气体传感器利用半导体材料表面吸附、脱附气体分子会引起半导体电导率的变化来检测气体。
在所有可燃气体传感器中,应用最广的是电学类气体传感器。
其中的半导体气敏元件自1962年Seiyama应用于气体探测以来,以其灵敏度高、响应时间快、经济可靠等优点而得到迅猛发展,目前已成为世界上产量最大、应用最广的传感器之一。
这类传感器主要有SnO2、ZnO、Fe2O3三大类,此外还开发了许多新材料。
如单一金属氧化物材料有WO3,In2O3,TiO2、BaO2、CdO、V2O5、Al2O3、ZrO2等;还有混合金属氧化物材料如ZnSnO3、NiCuO、A1VO4、CdSnO3;另外还有混合金属氧化物材料如Na2SO4-In2O3、ZnO-CuO、CdO-SnO2、SnO2-TiO2-In2O3等。
上述半导体气体传感器可按检测方式不同分为电阻式和非电阻式两类。
电阻式半导体气体传感器依据其电阻随气体含量的不同而变化的特征来检测气体。
非电阻式半导体气敏元件则利用其电流或电压随气体含量的变化来检测气体,主要有MOS 二极管式和结型二极管式及场效应管式。
半导体甲烷传感器响应幅度大、探测范围广、制作工艺简单且基本实现了国产化,从而得到广泛使用。
其缺点是稳定性差,受环境影响较大;尤其是选择性不强,易受甲烷中含有的其他气体的影响,使输出参数不能精确确定,此外,这类传感器如果长时间没有遇到探测气体,将会因氧化而进入休眠状态从而对气体泄漏不再做出反应。
另外这类传感器的输出信号是非线性的,这使得定标有一定困难,不宜应用于计量要求准确的场所,现主要应用于家庭气体(如天然气)泄漏报警中。
1.2催化燃烧式气体传感器。
催化燃烧式气体传感器(又叫载体催化元件)利用可燃性气体在气敏元件表面上发生氧化反应,产生热量从而引起元件电阻值的改变,据此来检验不同浓度的气体;其结构是在铂丝线圈上包以氧化铝和粘合剂,经烧结而形成球状,外表涂敷铂、钯等稀有金属的催化层。
工作时加热至300~400℃,当环境中有可燃性气体时,气体就会在稀有金属催化层上燃烧,从而引起铂丝线圈温度上升、阻值增大,通过测量这一电阻的变化可测定环境中可燃气体的浓度。
接触燃烧式气体传感器使易燃气体在传感器表面接触燃烧从而引起传感器的电阻改变,将电阻的变化量转换为百分LEL(最低爆炸下限Lower Explosive Limit)显示或报警。
其主要特点是计量准确、响应快速、寿命较长,传感器的输出与环境的爆炸危险直接相关,目前在我国的瓦斯检测领域是一类占主导地位的传感器,主要用于低浓度(0~4%)范围的甲烷气体的检测。
其缺点是在恶劣环境下使用寿命短,而且元件表面的催化剂接触到一些非可燃性气体时会产生反应从而容易发生催化剂中毒。
1.3热传导式气体传感器热传导式气体传感器依据不同可燃性气体的导热系数与空气的差异来测定气体的浓度,通常利用电路将导热系数的差异转化为电阻的变化。
热传导式气体检测仪的结构是将待测气体送入气室,气室中有热敏元件如热敏电阻、铂丝或钨丝,对热敏元件加热到一定温度,当待测气体的导热系数较高时,将使热量更容易从热敏元件上散发,使其电阻减小,通过惠斯通电桥测量这一阻值变化可得到被测气体的浓度值。
这种传感器在待测气体浓度高时稳定性较高,所以,一般用于高浓度甲烷气体(4%~100%)。
热传导式甲烷传感器一般与催化燃烧式传感器配合使用,组成全量程甲烷浓度传感器。
1.4基于相干光干涉的气体传感器干涉式气体传感器的基本原理是应用光的干涉现象来测气体的浓度。
利用略作改进的迈克尔逊干涉仪作为仪器,将由一个光源发出的光分为两束,分别经过甲烷与基准气体传输,由于甲烷气体浓度不同造成的折射率的变化使两束光线光程差不同,由于两条光线是相干光线,在一定条件下就可形成干涉条纹。
由于此干涉条纹中包含了浓度信息,故我们可以根据记录干涉纹的变化来得出气体的浓度。
光干涉系统相对于载体催化来讲,在理论上有精度高、测量范围广、稳定性好等诸多优点。
但从干涉系统的设计到CCD采集信号要求都非常严格,且结构复杂、成本高,不易于实现小型化。
1.5光声气体检测。
光声气体检测方法就是用一定频率的调制光照射密闭的物质组分,物质吸收光能后,有一部分能量转化为分子热能,并以声压的形式表现出来,检测声压信号就可以对物质组分进行分析。
红外光声气体检测技术本质上基于红外吸收。
大气中的许多分子和燃烧产物气体的分子通常都具有一定的红外吸收波长,使得它们可以根据特定吸收波长而被标识出来。
在通常的光声检测中,气体被密封在一个小腔内(称为光声腔),当用一束调制(强度随时间周期性变化)的红外光照射气体时,气体分子吸收光能而被时变加热,这个温升导致气体膨胀,由此引起的周期性压力波动可以用一只麦克风检测到。
因信号强度与气体浓度相关,因此可以用于气体检测。
光声检测与通常的光谱技术的主要区别在于,光声方法检测的光声信号是直接取决于物质吸收光能的大小,所以反射光、散射光等对光声检测的干扰很小。
对于弱吸收试样则可增大入射光功率,从而提高信噪比。
1.6基于红外吸收的甲烷气体传感器红外光谱吸收法是通过检测气体透射光强或反射光强的变化来检测气体浓度的方法。
每种气体分子都有自己的吸收(或辐射)谱特征,光源的发射谱只有在与气体吸收谱重叠的部分才产生吸收,吸收后的光强将发生变化。
气体吸收反应了气体分子或原子的各种可能的能级之间的跃迁。
当某物质受到红外光束照射时,该物质的分子就要吸收一部分光能量并将其转换为分子的振动和转动能量,产生分子振动能级和转动能级从基态到激发态的跃迁。
光谱中甲烷在3.33um处有一个极强的吸收峰(而杂质气体如水、CO2、CO在此处无明显吸收),而吸收的强弱则由甲烷气体浓度来决定,所以当一红外光信号衰减程度被测知时,即可据此求得甲烷气体的浓度。
当一束光强为I0输入平行光通过充有甲烷和空气混合气体的气室时,如果光源光谱覆盖一个或多个气体吸收线,光通过气体时发生衰减,根据Beer-Lambert定律,输出光强I与输入光强I0和气体浓度之间的关系为:光谱吸收法检测气体浓度具有很多优点:①选择性好。
每种气体都有自己各自的特征红外吸收频率,它们是互相独立,互不干扰的。