红外气体分析仪器相关概述

浅析红外气体分析仪

1红外在线气体分析仪

红外分析仪是基于被测介质对红外光有选择性吸收而建立的一种分析方法，属于分子吸收光谱分析法，使红外线通过装在一低昂长度的容器内的被测气体，然后通过测定通过气体的红外线辐射轻度来测量被测气体浓度。

由光源发出一定波长范围的红外光，切光片在同步电机的带动下做周期性旋转，将红外线按一定的周期切割，使红外光变成脉冲式红外线辐射，通过测量气室和参比气室后到达检测器，在检测器内腔中位于两个接收的一侧装有薄膜电容检测器，通过参比气室和测量气室的两路光束交替的摄入检测器的前后吸收室。在较短的前室有被测气体，这里辐射的吸收主要发生在红外光谱带的中心处，在交长的后室也由于被测气体，它吸收谱带两侧的边缘辐射。

的那个测量气室通入不含待测组分的混合气体时，它不吸收待测组分的特征波长，参比气室也充有氮气，红外辐射被前后接收气室内的待测组分吸收后，室内气体被加热，压力上升，检测器内电容薄膜两边压力相等，电容量不变。

当检测气室通入含待测组分的混合气体时，因为待测组分在测量气室已预先吸收了一部分红外辐射，使射入检测器的辐射强度变小。

测量气室里的被测气体主要吸收谱带中心处的辐射强度，主要影响前室的吸收能量，使前室的吸收能量变小。被测量气室里的被测组分吸收后的红外辐射把前后室的气体加热，使其压力上升，但能量平衡已被破坏，所以前后室的压力就不相等，产生了压力差，此压力差使电容器膜片位置发生变化，从而改变了电容器的电容量，因为辐射光源已被调制，因此电容的变化量通过电器部件转换为交流的电信号，经放大处理后得到待测组分的浓度。

红外线气体分沂器是利用被测气体对红外光的特征吸收进行气体定量分历的仪氮当红外线气体分忻器中与被测组分特征吸收光谱波长一致的辐射源通过被测气体时，根据被测气体中各组分浓度的不同，吸收辐射能后得到的热量也不同。这样，通过对热量的测定就能间接地测出气体中各组分的浓度对一定波长红外线的吸收，其强度和被测气体各组分浓度间的关系也遵守比尔定律：

I＝I0e－ke1

式中I——透射红外线强度；

I

——入射红外线强度，

k——待测组分的吸收系数；

c——待测组分的克分子浓度。

由上式可知，在I0、1和k不变的情况下，I只与c有关，通过测定透射红外线的强度，便可确定待测组分的浓度。

红外线气体分沂器除了单原子气体（如He、Ne、Ar、Kr、xe等）和双原子气体的同核、分子（如N2、O2、H2、C12等）不能分析外，其他具有偶极矩的气体分子都可分析。红外线气体分析器不但应用范围广泛，而且具有很多独特的优点：

（1）灵敏度高它能够分析的气体的上限浓度为100％，下限可达到ppm级的浓度，甚至可达到ppb级。

（2）精度高一船通用型红外线气体分析器都可达到二级精度，有一些专用特制的还可以达到一级精度。

（3）有良好的选择性红外线气体分析器只对待测组分的浓度变化有反应，而干扰组分不管其浓度如何变化都对分析精度的影响不九而且操作简单维护方便。（4）能连续分析并自动控制它是属于连续进样、连续分析和连续显示的工业自动化仪表，能够长期连续不断地监视或控制工业流程中任何瞬间气体浓度的变化。

2红外分析仪基本原理

各种多原子气体（CO，CO2，CH4等）对红外线这一段电磁波的辐射都能具有一定的吸收能力，而且这种吸收能力对波长具有选择性，只有当红外光谱中某一段光谱的频率与物质分子本身的频率一致时，该物质分子才吸收这一段红外光谱的辐射能。我们把能吸收的这一段红外线光谱称为该气体的特征吸收波段。气体吸收了红外线光谱的辐射能后，一部分可转变成热能，使温度升高。红外线光谱的辐射又特别显着，这就能让我们利用各种元件，如热电堆、热敏电阻等去测量红外线辐射能的大小。

红外线气体分析仪就是基于这个特征工作的，它主要利用的是1～25？m之间的一段红外光谱。同一原子组成的双原子气体，如N2、O2、Cl2、H2等，以及各种惰性气体，如Ne、Ar等，由于在1～25µm的波长范围内没有特征吸收波段，所以不能用红外气体分析仪来测量。

红外线气体分析仪的原理是用人工的方法制造一个连续的光谱辐射源，并且包括被测气体特征吸收峰波长，让这个光谱通过固定长度的含有被测气体的混合组分，在混合组分的气体层中，被测气体的浓度不同它对吸收固定波长红外线的能量也不同的，因此转换成的热量也不同。

在与特制的红外检测器中，再将热量转换成温度或压力，测量这个温度和压力，就可以准确地测量被分析气体的浓度。

工业红外线气体分析仪主要用于测量混合气体中某种组分的浓度，它的种类很多。

从物理特性上可分：分光式及非分光式；

从测量方法上可分：直读式和补偿式；

从光学结构上可分：单光束及双光束。

其优点为灵敏度高。响应速度快、结构简单，并且可以测量微量和常量等，在生产中广泛应用。

3红外气体分析仪的特点

近几年，红外气体分析仪被广泛应用到很多的领域中，这种分析仪适于测量样气中的二氧化碳、甲烷、二氧化硫等气体的成分。它们通过非弥散红外方式测量可同时测包括氧气浓度在内的四种组分。

因此该分析仪是最适宜于各种工业炉的燃烧控制、植物研究、全球大气调差等，其特点有：

1、可同时测量包括氧气在内的4种成分，最多4种组分可同时测量O2和从CO

2、CO、CH4和SO2中选择的三种成分。

2、优异的长时间稳定性

独创的光学系统显着地将由于测量池的沾污造成的漂移降到了最低，因此优异的稳定性确保了长时间的稳定使用。

3、减弱了其他其他气体成分对测量的干涉

其他成分的气体对测量的干涉可以忽略不计，因为检测器是双层串行型传输检测器。

4、维护简单

因为是单光束系统，测量阻塞简单，不需要光学平衡调节。

5、操作方便

可通过大尺寸的液晶显示，采用交互方式实现平稳的操作。

6、丰富的功能

零点和量程可通过按压校正键实现精确的校正。更进一步，分析仪可通过设定周期性地完成自动校正，可通过自诊断功能检测错误，并通过错误信息给出指示。此外，还提供包括远程量程输入、量程识别信号输出、输出信号保持及上下限报警在内的丰富功能。