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紅外氣體分析儀基于氣體對(duì)紅外光吸收的特性工作,這主要遵循郎伯-比爾(Lambert-Beer)吸收定律。當(dāng)強(qiáng)度為I0的紅外線垂直穿透被測(cè)氣體時(shí),氣體分子會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的紅外光,使得透射光的強(qiáng)度I減弱。透射光強(qiáng)度與被測(cè)氣體濃度C之間存在定量關(guān)系,即I=I0×exp(-kCL),其中k為待分析組分對(duì)輻射波段的吸收系數(shù),L為氣室長(zhǎng)度。通過(guò)測(cè)量透射光的強(qiáng)度變化,可以計(jì)算出被測(cè)氣體的濃度。
主要部件
1.紅外光源:產(chǎn)生一定波長(zhǎng)范圍的紅外光,通常為熱輻射光源,如鎢絲燈、硅碳棒等。
2.濾光元件:選擇待測(cè)氣體分子吸收的特定波長(zhǎng)的紅外光,通常為干涉濾光片、單色儀等。
3.氣室:容納待測(cè)氣體的空間,通常為金屬或玻璃制成,兩端有透光的窗口。
4.檢測(cè)器:接收通過(guò)氣室的紅外光,并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),常見(jiàn)的檢測(cè)器類型包括熱電偶、熱電堆、熱釋電型和光電型等。
5.信號(hào)處理電路:對(duì)檢測(cè)器輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、調(diào)制和解調(diào)等處理,以得到氣體濃度的數(shù)值或曲線。
分類類型
1.單波長(zhǎng)紅外氣體分析儀:使用一種特定的紅外波長(zhǎng)來(lái)檢測(cè)目標(biāo)氣體成分,適用于分析單一氣體成分。
2.多波長(zhǎng)紅外氣體分析儀:使用多種紅外波長(zhǎng)來(lái)檢測(cè)目標(biāo)氣體成分,能夠同時(shí)分析多種氣體成分。
3.紅外光譜氣體分析儀:使用紅外光譜技術(shù)來(lái)檢測(cè)目標(biāo)氣體成分,適用于分析復(fù)雜氣體成分。
特點(diǎn)
1.測(cè)量速度快:紅外氣體分析儀能夠迅速響應(yīng)并測(cè)量氣體濃度。
2.靈敏度高:能夠檢測(cè)到低濃度的氣體成分。
3.精度高:測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠,誤差小。
4.分辨率高:能夠區(qū)分不同濃度的氣體成分。
5.長(zhǎng)期穩(wěn)定性好:光學(xué)器件為非運(yùn)動(dòng)部件,不受振動(dòng)影響,使用壽命長(zhǎng)。
應(yīng)用領(lǐng)域
1.環(huán)境監(jiān)測(cè):測(cè)量大氣中的溫室氣體(如CO2)、污染氣體(如SO2、NOx)等,幫助環(huán)保部門(mén)控制污染物排放。
2.工業(yè)過(guò)程控制:在石油化工、鋼鐵冶金、電力能源等行業(yè)中,測(cè)量原料氣體、中間氣體、廢氣等的濃度,確保生產(chǎn)過(guò)程的安全和穩(wěn)定。
3.安全監(jiān)測(cè):在煤礦、油田等危險(xiǎn)場(chǎng)所,監(jiān)測(cè)瓦斯、硫化氫等有害氣體的濃度,預(yù)防火災(zāi)、**、中毒等事故。
4.醫(yī)療診斷:檢測(cè)人體呼吸氣體中的成分,如乙醇、甲醛等有害物質(zhì),幫助醫(yī)療工作者診斷病情。
紅外氣體分析儀具有諸多優(yōu)點(diǎn)和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。在使用時(shí),需要根據(jù)具體需求選擇合適的分析儀類型和分析范圍,并注意定期維護(hù)和校準(zhǔn)以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。