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紅外氣體分析�
閱讀�4929時間�2011-04-11 16:43:22

  紅外氣體分析器是利用被測氣體對中紅外光線的吸收來分析氣體的設(shè)備,吸收�(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器,靈敏度高、穩(wěn)定性好,常見非單元素氣體都有可能適用�

原理

  1 吸收光譜�

  �(dāng)分子從外界吸收電磁輻射能�,電子、原�、分子受到激�(fā),會從較低能級躍遷到較高能級,躍遷前后的能量之差為:

  E2 � E1 = hv

  式中 E2,E1-分別表示較高能級和較低能�(躍遷前后的能�)的能�;v-輻射光的頻率;h-普朗克常�(shù)�4.136×10-15eV·s �

  �(dāng)某一波長電磁輻射的能量E恰好等于某兩個能級的能量之差E2-E1�,便會被某種粒子吸收并產(chǎn)生相�(yīng)的能級躍遷,該電磁輻射的波長和頻率稱為某種粒子的特征吸收波長和特征吸收頻��

  振動能級的基頻位于中紅外波段,近紅外波段主要是各種基�(tuán)振動的倍頻和合頻吸�。中紅外吸收能力�(qiáng),靈敏度�;近紅外吸收�,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帶,用高精度的分光儀檢測可以展開成獨(dú)立的吸收��

  2 朗伯-比爾定�

  �(dāng)紅外線波長與被測氣體吸收譜線相吻合時,紅外能量被吸收。紅外光線穿過被測氣體后的光�(qiáng)衰減滿足朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律�

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和經(jīng)過壓�、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章实汀舛鹊突蚬獬梯^短),可用公�(2)來近似表�(dá)氣體的吸�。這些�(guān)系表明氣體濃度越�,對光的衰減也越�。因�,可通過測量氣體對紅外光線的衰減來測量氣體濃��

  為了保證讀�(shù)呈線性關(guān)系,�(dāng)待測組分濃度大時,分析器的測量氣室較�,最短的�0.3mm;當(dāng)濃度低時,測量氣室較�,最長的為>200mm。經(jīng)吸收后剩余的光能用紅外檢測器檢測�

�(jié)�(gòu)

  紅外氣體分析器由光學(xué)部件和測量電路構(gòu)�,測量電路的�(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�、通過樣氣的測量氣�、紅外檢測器等構(gòu)成,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�。廣譜光源的光譜覆蓋波長�1μm�15�20μm,通常使用范圍�2-12um。寬譜光源的譜帶寬度通常在幾個微�,如2�5μm就是其中的一種�

 ?�?)連續(xù)光源

  �(fā)出的光能量是連續(xù)不斷的。由電機(jī)帶動的切光片對光線調(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�,如50±0.5Hz,超出規(guī)定的范圍,會�(chǎn)生電源頻率影響誤��

  �2)斷�(xù)光源

  �(fā)出的光能量是隨時間變化的,例如脈沖光�。通過控制輸入光源的電信號(電壓或電流)的頻率,可以產(chǎn)生特定頻率的紅外輻射光�

  2 氣室

  抽取式測量的紅外儀器需�?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測量氣室和參比氣�,測量氣室連續(xù)地通過待測樣氣,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測量氣室,沒有參比氣室�

  3 紅外檢測�

  紅外氣體分析器的檢測器用于檢測通過氣室的紅外光�,檢測器分為兩種類型:氣動檢測器和固體檢測器。氣動檢測器主要有薄膜微音檢測器和微流量檢測�;固體檢測器主要有光電導(dǎo)檢測�、熱釋電檢測器和熱電堆檢測器�

�(yīng)用領(lǐng)�

  � 石油、化�、發(fā)電廠、冶金焦碳等工業(yè)過程控制

  � 大氣及污染源排放�(jiān)測等�(huán)保領(lǐng)�

  � 飯店、大型會議中心等公共場所的空氣監(jiān)�

  � �(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)流程的脫碳工段,用紅外氣體分析器分析CO和CO2;(3)環(huán)保排放監(jiān)測,用紅外氣體分析器分析SO2和NOx�

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