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如何用非色散紅外氣體分析儀測(cè)量氣體中特定組分濃度

更新時(shí)間:2023-11-01      點(diǎn)擊次數(shù):823

非色散紅外氣體分析儀(Non-Dispersive Infrared Gas Analyzer,簡(jiǎn)稱NDIR)是一種利用紅外光譜學(xué)原理,測(cè)量氣體中特定組分濃度的儀器。它主要由紅外光源、光路、紅外探測(cè)器、電路和軟件算法組成,具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制、生物研究等領(lǐng)域。

紅外光譜學(xué)原理是指不同的氣體分子對(duì)紅外光有不同的吸收特性,即每種氣體分子都有其特定的吸收波長(zhǎng)或吸收帶。當(dāng)紅外光通過(guò)含有某種氣體的樣品室時(shí),該氣體會(huì)吸收其特定波長(zhǎng)的紅外光,從而使通過(guò)樣品室的紅外光強(qiáng)度減弱。根據(jù)比爾定律(Beer-Lambert Law),氣體的濃度與其吸收的紅外光強(qiáng)度成正比,因此可以通過(guò)測(cè)量樣品室和參比室(不含目標(biāo)氣體)之間的紅外光強(qiáng)度差,來(lái)計(jì)算出目標(biāo)氣體的濃度。

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非色散紅外氣體分析儀的主要結(jié)構(gòu)如下:

紅外光源:一般為石英燈或鎢燈,發(fā)射出寬帶的紅外光。

光路:包括樣品室、參比室、濾波器、反射鏡等,用于引導(dǎo)和調(diào)節(jié)紅外光的傳輸。

紅外探測(cè)器:一般為熱電偶或熱釋電堆,用于將紅外光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

電路:包括放大器、調(diào)制器、解調(diào)器等,用于處理和放大電信號(hào)。

軟件算法:用于根據(jù)電信號(hào)和標(biāo)定曲線,計(jì)算出目標(biāo)氣體的濃度和輸出結(jié)果。

非色散紅外氣體分析儀的主要優(yōu)點(diǎn)如下:

靈敏度高:由于使用了單色或窄帶紅外光,可以有效地避免其他氣體的干擾,提高目標(biāo)氣體的檢測(cè)靈敏度。

穩(wěn)定性好:由于使用了參比室,可以有效地消除紅外光源、紅外探測(cè)器和環(huán)境溫度等因素的影響,保證測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。

維護(hù)簡(jiǎn)單:由于使用了單光束系統(tǒng),無(wú)需復(fù)雜的校準(zhǔn)和調(diào)節(jié),只需定期更換紅外光源和濾波器即可。

應(yīng)用廣泛:由于可以根據(jù)不同的目標(biāo)氣體,選擇不同的濾波器和標(biāo)定曲線,可以實(shí)現(xiàn)多種氣體的測(cè)量,包括CO2、CO、CH4、NO、SO2等。

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在一家生物質(zhì)發(fā)電廠,為了控制鍋爐的燃燒效率和減少溫室氣體的排放,需要對(duì)鍋爐煙氣中的CO2、CO、CH4、O2等氣體組分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該廠采用了奕帆科技的紅外氣體分析儀,該儀器可以同時(shí)測(cè)量包括O2在內(nèi)的4種組分,具有高靈敏度和高穩(wěn)定性,且維護(hù)簡(jiǎn)單。該儀器通過(guò)與鍋爐控制系統(tǒng)相連,可以根據(jù)測(cè)量結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)鍋爐的空氣流量和燃料供給,以達(dá)到最佳的燃燒狀態(tài)。通過(guò)這種方式,該廠不僅提高了鍋爐的運(yùn)行效率和安全性,還降低了能源消耗和污染物排放,實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙贏。

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綜上所述,非色散紅外氣體分析儀是一種利用紅外光譜學(xué)原理,對(duì)氣體中特定組分濃度進(jìn)行測(cè)量的儀器,具有高靈敏度、高穩(wěn)定性、低維護(hù)成本等優(yōu)點(diǎn),適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制、生物研究等領(lǐng)域。然而該儀器也存在一些局限性,如測(cè)量精度受濾波器選擇和標(biāo)定曲線影響、儀器成本較高、儀器體積較大等。因此,在選用和使用非色散紅外氣體分析儀時(shí),應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和條件,進(jìn)行合理的評(píng)估和優(yōu)化。

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