C600红外线气体分析仪器说明书

一、分析仪器简介

1，应用领域

C600红外线气体分析仪可以用于连续测量CO、CO2、CH4、SO2、NO等气体浓度，可同时测量其中的一个或多个气体成分。C600红外线气体分析仪是一种多通道、多组份分析仪。

仪器采用了世界先进的红外气体检测技术。具有优良的稳定性、选择性和高灵敏度，可以广泛用于锅炉、电厂烟道气、化工流程、石化工业、冶金工业等领域，也可以用于实验室分析。

2，仪器的特点

（1）可连续测量SO2、、、、、、C2H4、C3H8等气体浓度。

（2）可同时分析多个组份。

（3）多路4-20mA模拟输出及继电器接点输出。输出接线见附图3

（4）自动标定、故障自诊断、数字通讯功能

（5）精度高、稳定性好

（6）菜单式操作，全中文液晶显示

（7）ppm和mg/m3

(8) 极短的预热时间—5分钟

（9）仪器操作简单、快速设定和运行方便

（10）使用空气自动仪器标定零点（<5﹪CO2必须用N2标定零点>）

（11）仪器量程标定的时间间隔时间：根据环境条件每6-12个月作一次校准。

（12）仪器控阵性能好，可车载使用。

3 工作原理

C600 分析仪使用了两种不同的测量原理。

（1）红外线气体分析仪测量原理

这种原理基于不分光红外线吸收原理。利用一定的波长的红外光吸收。

人们一直都知道：很多材料能吸收红外辐射（由于分子内振动）对任何一种材料，它的吸收能力随波长（它的吸收光谱）变化而变化，不同材料有不同的吸收光谱，红外气体传感器运作的基本原理是依靠对以上事实的发现。表1中显示了典型的红外光谱，包括一氧化碳、丙烷、己烷和二氧化碳。

设计原理

所有红外气体传感器都有基本的组成部分：一个红外源（即白炽灯），探头（如热电池，烟火探头），选择适当波长的方法（如光带通过干扰过滤器）和样本元件。辐射从辐射源通过样本元件和波长选择器。波长选择对传感器的相对选择性有相当大的影响。未被样本吸收的辐射被探头测出，对样本中目标气体的浓度值提供测量的结果。样本中的另一个探头（或渠道）被设置成另一种波长，不会被样本中任何可能出现的波长稀释，这通常被用来提供参考测量值。

另一个增强红外传感器表现的元件是温度传感器。所有这些元件必须有温度附件来进行补偿，以提供准确的气体浓度值。温度传感器（通常是热敏电阻）应放在探头内或非常接近探头的地方。

红外传感器能在红外源和探头之间，为目标气体分子的测量提供有效的测量值。因而，输出信号不仅随气体浓度变化，而且受气压影响也会变化，即他们是部份压力设备。为保证测量的高精确性，必需提供气压补偿。这就说明了具有更长的光学路径的传感器（辐射距离从辐射源到探头）有更高的灵敏性，需要更低的力学范围但增加的决议。

如果目标气体是一种气体，固定光路设备又处于在恒定气压下，则输出信号（及信号/声音比率）会随着气体浓度增加成类似于指数衰变的趋势，即红外传感器是固定地非线性传感器。测量的准确性随着气体浓度的增加降低。

上述对个组件的说明是非常典型的红外传感器，但在任何一个实用系统中都需要有支持电子。更常用的探测技术是使用放大设备来放大探头输出的极小的模拟信号，被放大的输出信号在被模拟过滤后能提高测量的准确性。

红外源还需要有一条电路，它通常通过波动来调节红外源的输出（可能以前的设计是使用固定照明和机械锤）。这使得射线散发强度呈周期性变化，并使得同步监测技术的使用成为可能。

为进行温度和气压补偿，通常会在一台微处理器里使用计算机系统。这首先要求将模拟信号转换成数字信号，然后补偿的数据会以某种形式传送给用户。

图2是一个典型的双渠道红外传感器概要图，及其独立的支持电子系统。

Figure 2: Block schematic of high accuracy 2 channel infrared gas sensor

微小型红外原理气体传感器（非防爆）IR3xxx

特征：

按需配置，IR31BC测CO，IR32BC、IR33BC测碳氢化合物，和IR34BC测乙炔

扩散型气体采样

低功耗

自修正

快速响应

耐恶劣环境的外型设计

补充催化燃烧和电化学传感器的不足。

说明：

该红外传感器系列采用非色散红外原理来探测和监测气体的，这种不中毒的传感技术测量目标气体具有唯一、良好的高分辨吸收信号，常被用来鉴别目标气体的存在和高精确的测量。使用适当的红外源，可以通过气体对于光吸收的分析来测量目标气体的浓度。

优点：

可靠且维护成本低

自动防故障工作

一体化结构

IR3xxx系列是用于探测和监测CO、碳氢化合物和乙炔的，工作的湿度范围是0到100%RH，环境温度-10到+50℃。适用于对于红外传感器尺寸有限制的工业安全场合，坚固的316S11不锈钢结构可抵抗大多数弱酸，长期暴露在硫化氢下无损害。传感器应该封装在扩散型颗粒过滤器之后，并且在防爆/防火层的内部或适当的火焰防止装置后。

使用方法

外界气体通过传感器的一个底端颗粒型过滤器扩散到光学室内，内部的钽酸锂热电探测器提供输出信号，它随其表面热能的变化而改变。长寿命的钨丝

灯作为红外热源供给探测器，灯的电源电压必须是脉冲信号（如图1），最佳脉冲信号频率为4Hz 50%的占空比。对光源的调制，背景干扰因素也可以降低和消除。探测器信号包含对于直流偏移电压的多阶响应。

使用两个红外探测器，测量用探测器内置过滤器，对于特殊气体较强的基本吸收谱段是透明的。这样允许用短的光通道，而且能够保持满意的分辨率，使得传感器结构紧凑。测量用探测器输出的峰-峰振幅波动会随光辐射通过气体的削弱而减小，参考探测器使用不同的过滤器，对此变化不敏感。通过两个探测器信号峰峰值的比值，用户能够辨别因环境和物质改变而使对应目标气体的输出信号的减小。

比例吸收系数Fa由下面的关系式定义：

Fa = 1- [S1/(R.S2)]

其中：S1和S2分别为测量和参考探测器的输出峰峰值

R= S1’/S2’S1’和S2’分别定义为标定时在没有气体，或者浓度为100%的N2气体环境下的S1和S2 的值

更为详细的有关传感器和信号处理，以及推荐电路可以参考e2v的红外传感器应用手册

总之：气体分子对红外线的选择性吸收是红外气体分析仪的设计基础。

CO、S O2等极性分子具有永久电偶极矩，因而具有振动、转动等结构。按量子力学分成