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如何用非色散红外气体分析仪测量气体中特定组分浓度

更新时间:2023-11-01      点击次数:160

非色散红外气体分析仪(Non-Dispersive Infrared Gas Analyzer,简称NDIR)是一种利用红外光谱学原理,测量气体中特定组分浓度的仪器。它主要由红外光源、光路、红外探测器、电路和软件算法组成,具有灵敏度高、稳定性好、维护简单等特点,广泛应用于环境监测、工业控制、生物研究等领域。

红外光谱学原理是指不同的气体分子对红外光有不同的吸收特性,即每种气体分子都有其特定的吸收波长或吸收带。当红外光通过含有某种气体的样品室时,该气体会吸收其特定波长的红外光,从而使通过样品室的红外光强度减弱。根据比尔定律(Beer-Lambert Law),气体的浓度与其吸收的红外光强度成正比,因此可以通过测量样品室和参比室(不含目标气体)之间的红外光强度差,来计算出目标气体的浓度。

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非色散红外气体分析仪的主要结构如下:

红外光源:一般为石英灯或钨灯,发射出宽带的红外光。

光路:包括样品室、参比室、滤波器、反射镜等,用于引导和调节红外光的传输。

红外探测器:一般为热电偶或热释电堆,用于将红外光转换为电信号。

电路:包括放大器、调制器、解调器等,用于处理和放大电信号。

软件算法:用于根据电信号和标定曲线,计算出目标气体的浓度和输出结果。

非色散红外气体分析仪的主要优点如下:

灵敏度高:由于使用了单色或窄带红外光,可以有效地避免其他气体的干扰,提高目标气体的检测灵敏度。

稳定性好:由于使用了参比室,可以有效地消除红外光源、红外探测器和环境温度等因素的影响,保证测量结果的稳定性。

维护简单:由于使用了单光束系统,无需复杂的校准和调节,只需定期更换红外光源和滤波器即可。

应用广泛:由于可以根据不同的目标气体,选择不同的滤波器和标定曲线,可以实现多种气体的测量,包括CO2、CO、CH4、NO、SO2等。

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在一家生物质发电厂,为了控制锅炉的燃烧效率和减少温室气体的排放,需要对锅炉烟气中的CO2、CO、CH4、O2等气体组分进行实时监测。该厂采用了奕帆科技的红外气体分析仪,该仪器可以同时测量包括O2在内的4种组分,具有高灵敏度和高稳定性,且维护简单。该仪器通过与锅炉控制系统相连,可以根据测量结果自动调节锅炉的空气流量和燃料供给,以达到最佳的燃烧状态。通过这种方式,该厂不仅提高了锅炉的运行效率和安全性,还降低了能源消耗和污染物排放,实现了经济效益和环境效益的双赢。

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综上所述,非色散红外气体分析仪是一种利用红外光谱学原理,对气体中特定组分浓度进行测量的仪器,具有高灵敏度、高稳定性、低维护成本等优点,适用于环境监测、工业控制、生物研究等领域。然而该仪器也存在一些局限性,如测量精度受滤波器选择和标定曲线影响、仪器成本较高、仪器体积较大等。因此,在选用和使用非色散红外气体分析仪时,应根据具体的应用场景和条件,进行合理的评估和优化。

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