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紅外線氣體分析儀的工作原理
閱讀：12831 發布時間：2017-6-20
紅外線氣體分析儀是利用紅外線進行氣體分析。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，動片薄膜兩邊所受的壓力不同，從而產生一個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
紅外線氣體分析儀是根據比爾定律制成的。假定被測氣體為一個無限薄的平面.強度為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--被介質吸收的輻射強度;
I0--紅外線通過介質前的輻射強度;
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--氣室長度(赦測氣體層的厚度)
對于一臺制造好了的紅外線氣體分析儀，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，即紅外線通過介質前的輻射強度I0一定;氣室長度L一定。從比爾定律可以看出：通過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
紅外線氣體分析儀由兩個獨立的光源分別產生兩束紅外線 該射線束分別經過調制器，成為5Hz的射線。根據實際需要，射線可通過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。
紅外線通過兩個氣室，一個是充以不斷流過的被測氣體的測量室，另一個是充以無吸收性質的背景氣體的參比室。工作時，當測量室內被測氣體濃度變化時，吸收的紅外線光量發生相應的變化，而基準光束(參比室光束)的光量不發生變化。從二室出來的光量差通過檢測器，使檢測器產生壓力差，并變成電容檢測器的電信號。此信號經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。
接收室內充以樣氣中的待淵組分，兩個接收室中間用一個薄的金屬膜隔開，在兩測壓力不同時膜片可以變形產生位移，膜片的一側放一個固定的圓盤型電極。可動膜片與固定電極構成了一個電容變進器的兩極。整個結構保持嚴格的密封，兩接收氣室內的氣體為動片薄膜隔開，但在結構上安置一個大小為百分之幾毫米的小孔，以使兩邊的氣體靜態平衡。輻射光束通過參比室、測量室后，進入檢測器的接收室。被接收室里的氣體吸收，氣體溫度升高，氣體分子的熱運動加強，產生的熱膨脹形成的壓力增大。當測量室內通入零點氣(N2)時，來自兩氣室的光能平衡，兩邊的壓力相等，動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，測量邊進入接收室的光能低于參比邊的，使測量邊的壓力減小，于是薄膜發生位移，故改變了兩極板問的距離，也改變了電容量C。
紅外線氣體分析儀可以用來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。