紅外氣體分析器是利用被測(cè)氣體�(duì)中紅外光線的吸收�(lái)分析氣體的設(shè)�,吸收規(guī)律符合朗伯-比爾定律紅外氣體分析器是一類應(yīng)用廣�、代表性的在線氣體分析�,靈敏度�、穩(wěn)定性好,常見非單元素氣體都有可能適��
1 吸收光譜�
�(dāng)分子從外界吸收電磁輻射能�(shí),電子、原�、分子受到激�(fā),會(huì)從較低能�(jí)躍遷到較高能�(jí),躍遷前后的能量之差為:
E2 � E1 = hv
式中 E2,E1-分別表示較高能級(jí)和較低能�(jí)(躍遷前后的能�(jí))的能量;v-輻射光的頻率;h-普朗克常�(shù)�4.136×10-15eV·s �
�(dāng)某一波長(zhǎng)電磁輻射的能量E恰好等于某兩�(gè)能級(jí)的能量之差E2-E1�(shí),便�(huì)被某種粒子吸收并�(chǎn)生相�(yīng)的能�(jí)躍遷,該電磁輻射的波�(zhǎng)和頻率稱為某種粒子的特征吸收波長(zhǎng)和特征吸收頻率�
振動(dòng)能級(jí)的基頻位于中紅外波段,近紅外波段主要是各種基�(tuán)振動(dòng)的倍頻和合頻吸收。中紅外吸收能力�(qiáng),靈敏度高;近紅外吸收弱,靈敏度��
氣體的吸收光譜是由許多帶寬很窄的吸收線組成的吸收�,用高精度的分光儀檢測(cè)可以展開成獨(dú)立的吸收��
2 朗伯-比爾定�
�(dāng)紅外線波�(zhǎng)與被�(cè)氣體吸收譜線相吻合時(shí),紅外能量被吸收。紅外光線穿�(guò)被測(cè)氣體后的光強(qiáng)衰減滿足朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律�
式中和分別表示紅外頻率為的光線入射時(shí)和經(jīng)�(guò)壓力、濃度和光程的氣體后的光�(qiáng),表示氣體吸收譜線的譜線�(qiáng)�,線形函�(shù)表征該吸收譜線的形狀。當(dāng)氣體的吸收較?。ㄎ章�?、濃度低或光程較短),可用公�(2)�(lái)近似表達(dá)氣體的吸�。這些�(guān)系表明氣體濃度越�,對(duì)光的衰減也越�。因�,可通過(guò)�(cè)量氣體對(duì)紅外光線的衰減來(lái)�(cè)量氣體濃��
為了保證讀�(shù)呈線性關(guān)�,當(dāng)待測(cè)組分濃度大時(shí),分析器的測(cè)量氣室較�,最短的�0.3mm;當(dāng)濃度低時(shí),測(cè)量氣室較�(zhǎng),最�(zhǎng)的為�200mm。經(jīng)吸收后剩余的光能用紅外檢�(cè)器檢�(cè)�
紅外氣體分析器由光學(xué)部件和測(cè)量電路構(gòu)�,測(cè)量電路的�(jié)�(gòu)由光�(xué)部件及系�(tǒng)功能決定。光�(xué)部件通常由紅外輻射光�、通過(guò)樣氣的測(cè)量氣�、紅外檢�(cè)器等�(gòu)�,通常稱為紅外三大部件�
1 紅外輻射光源
在線紅外氣體分析器主要使用廣譜(寬譜)光源。廣譜光源的光譜覆蓋波長(zhǎng)�1μm�15�20μm,通常使用范圍�2-12um。寬譜光源的譜帶寬度通常在幾�(gè)微米,如2�5μm就是其中的一��
�1)連續(xù)光源
�(fā)出的光能量是連續(xù)不斷的。由電機(jī)帶動(dòng)的切光片�(duì)光線�(diào)�,產(chǎn)生特定頻率的紅外輻射��
采用同步電機(jī)作為切光電機(jī)的分析器要求電源頻率在較窄范圍,�50±0.5Hz,超出規(guī)定的范圍,會(huì)�(chǎn)生電源頻率影響誤��
?�?)斷�(xù)光源
�(fā)出的光能量是隨時(shí)間變化的,例如脈沖光�。通過(guò)控制輸入光源的電信號(hào)(電壓或電流)的頻率,可以產(chǎn)生特定頻率的紅外輻射��
2 氣室
抽取式測(cè)量的紅外儀器需�?dú)�?,而原位式和開放式紅外氣體分析器可以不需�?dú)馐摇kp光路分析器的氣室分為�(cè)量氣室和參比氣室,測(cè)量氣室連續(xù)地通過(guò)待測(cè)樣氣,參比氣室完全密封并充有中性氣體(多為N2)。單光路分析器的氣室只有�(cè)量氣�,沒有參比氣��
3 紅外檢測(cè)�
紅外氣體分析器的檢測(cè)器用于檢�(cè)通過(guò)氣室的紅外光�,檢�(cè)器分為兩種類型:氣動(dòng)檢測(cè)器和固體檢測(cè)�。氣�(dòng)檢測(cè)器主要有薄膜微音檢測(cè)器和微流量檢�(cè)�;固體檢�(cè)器主要有光電�(dǎo)檢測(cè)器、熱釋電檢測(cè)器和熱電堆檢�(cè)��
� 石油、化�、發(fā)電廠、冶金焦碳等工業(yè)�(guò)程控�
� 大氣及污染源排放�(jiān)�(cè)等環(huán)保領(lǐng)�
� 飯店、大型會(huì)議中心等公共�(chǎng)所的空氣監(jiān)�(cè)
� �(nóng)�(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科研等領(lǐng)�
例如:(1)合成氨流程的醇化塔�(jìn)(出)口,用紅外氣體分析器分析CO和CO2;(2)甲醇生�(chǎn)流程的脫碳工�,用紅外氣體分析器分析CO和CO2;(3)環(huán)保排放監(jiān)�(cè),用紅外氣體分析器分析SO2和NOx�