Инфракрасный газоанализатор
Инфракрасный газоанализатор измеряет следы газов, определяя поглощение испускаемого источника инфракрасного света определенной пробой воздуха . Примеси газов, обнаруженные в атмосфере Земли, возбуждаются волнами определенной длины, находящимися в инфракрасном диапазоне. Концепцию технологии можно понимать как проверку того, сколько света поглощается воздухом. Различные молекулы в воздухе поглощают разные частоты света. Воздух с большим содержанием определенного газа будет поглощать большую часть определенной частоты, позволяя датчику сообщать о высокой концентрации соответствующей молекулы.
Инфракрасные газоанализаторы обычно имеют две камеры: одна — эталонная, а другая — измерительная. Инфракрасный свет излучается источником определенного типа на одном конце камеры и проходит через ряд камер, содержащих заданные количества различных рассматриваемых газов.
Принципы работы [ править ]
Конструкция 1975 года (на фото выше) представляет собой недисперсионный инфракрасный датчик . Это первый улучшенный анализатор, способный обнаруживать более одного компонента анализируемого газа одновременно. Ранние анализаторы сдерживались тем фактом, что конкретный газ также имеет более низкие полосы поглощения в инфракрасном диапазоне.
Изобретение 1975 года имеет столько детекторов, сколько газов необходимо измерить. Каждый детектор имеет две камеры, каждая из которых имеет оптически совмещенный инфракрасный источник и детектор, и обе заполнены одним из газов в пробе воздуха, подлежащей анализу. На оптическом пути лежат две ячейки с прозрачными концами. Один содержит эталонный газ, а другой — газ, подлежащий анализу. Между источником инфракрасного излучения и клетками находится модулятор, прерывающий лучи энергии.
Выходной сигнал каждого детектора объединяется с выходным сигналом любого другого детектора, который измеряет сигнал, противоположный основному сигналу каждого детектора. Величина сигнала от других детекторов — это величина, которая компенсирует долю общего сигнала, соответствующую помехам. Эти помехи возникают от газов с основной нижней полосой поглощения, которая совпадает с основной полосой измеряемого газа.
Например, если анализатор предназначен для измерения угарного газа и диоксида углерода , камеры должны содержать определенное количество этих газов. Инфракрасный свет излучается и проходит через анализируемый газ, эталонный газ с известной смесью рассматриваемых газов, а затем через камеры « детектора », содержащие чистые формы рассматриваемых газов. Когда «детекторная» камера поглощает часть инфракрасного излучения, она нагревается и расширяется. Это вызывает повышение давления внутри герметичного сосуда, которое можно обнаружить либо с помощью датчика давления , либо с помощью аналогичного устройства. Комбинацию выходных напряжений камер детектора пробы газа можно затем сравнить с выходными напряжениями эталонной камеры.
газоанализаторы инфракрасные Новейшие
Как и более ранние инфракрасные газоанализаторы, современные анализаторы также используют недисперсионную инфракрасную технологию для обнаружения определенного газа путем обнаружения поглощения инфракрасных волн, характерного для этого газа. Инфракрасная энергия излучается нагретой нитью. За счет оптической фильтрации энергии спектр излучения ограничивается полосой поглощения измеряемого газа. Детектор измеряет энергию после того, как инфракрасная энергия прошла через измеряемый газ. Это сравнивается с энергией в эталонных условиях отсутствия поглощения.
Многие анализаторы представляют собой настенные устройства, предназначенные для долгосрочного автоматического мониторинга газа . В настоящее время существуют анализаторы, которые измеряют широкий спектр газов и являются портативными, что позволяет использовать их в более широком спектре геонаучных приложений. Быстродействующие высокоточные анализаторы широко используются для измерения газовых выбросов и экосистемных потоков с использованием метода вихревой ковариации при использовании вместе с быстродействующим звуковым анемометром .
В некоторых анализаторах надежность измерений повышается за счет калибровки анализатора при эталонных условиях и известной интервальной концентрации. Если воздух будет мешать измерениям, камера, в которой находится источник энергии, заполняется газом, концентрация которого измеряемого газа не определяется. В зависимости от измеряемого газа можно использовать свежий воздух, химически очищенный воздух или азот.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- Патент США 5 055 688
- Патент США 3 898 462
- Обль, Д.Л.; Мейерс, Т.П. (1992). «Открытый тракт, быстродействующий инфракрасный абсорбционный газоанализатор для H 2 O и CO 2 ». Метеорология пограничного слоя 59(3):243–256. два : 10.1007/BF00119815