紅外氣體分析儀

[摘要]本文介紹一種采用獨立自主知識產(chǎn)權的新型非分光紅外NDIR傳感器技術的紅外氣體分析儀（GASBOARD系列），比起國內(nèi)其他紅外氣體分析儀的主要廠家大都采用上八十年代初的分析技術，該儀器在性能、體積、功耗、價格上具有以往儀器*的優(yōu)勢，也是取代傳統(tǒng)的化學式手動實驗室分析儀——奧氏氣體分析儀的必然趨勢。

關鍵詞：NDIR，紅外氣體分析儀，奧氏氣體分析儀，GASBOARD

1、概述

1.1奧氏氣體分析儀

    奧氏氣體分析儀作為一種經(jīng)典的化學式手動分析儀器，具有結構簡單、價格便宜、維修容易等優(yōu)點，該儀器一直在實驗室里廣泛應用著，常用于CO2、O2、CO、H2、烴類等的含量測定。其其原理是利用溶液吸收法來測定CO、CO2和O2，CH4和H2用爆炸燃燒法測定，剩余氣體為N2。奧氏氣體分析儀結構簡單，雖一次購置成本低但長期運行成本高，除去分析人員的成本，僅每年買試劑和玻璃器皿至少要1萬多元，而且必須對煤氣進行人工取樣，在實驗室進行分析，其中分析人員的操作技能和“態(tài)度”對分析的度有很大影響。奧氏氣體分析儀只能單一成份地逐個進行檢測分析，不具備多重輸入和信號處理功能，分析費時，操作煩瑣，響應速度慢，效率低，難以實時地分析生產(chǎn)工況。現(xiàn)逐漸被全自動分析儀器替代。奧氏氣體分析儀在實際應用中存在的不足主要有：1）該方法是手動分析儀，操作較煩瑣，精度低、速度慢，不能實現(xiàn)在線分析，適應不了生產(chǎn)發(fā)展的需要；2）梳形管容積對分析結果有影響，尤其是對爆炸法的影響比較大；3）奧氏儀進行動火分析測定時間長，場所存在一定局限性，而且還必須注意化學反應的*程度，否則讀數(shù)不準誤導生產(chǎn)；4）焦性食子酸的堿性液在15—20℃時吸氧效能，吸收效果隨溫度下降而減弱，0℃時幾乎*喪失吸收能力，故吸收液液溫不得低于15℃。

1.2

    目前國內(nèi)NDIR氣體分析儀的主要廠家大都采用上八十年代初的紅外氣體分析方法，存在諸多缺陷：1）鎳锘絲、硅碳棒作為紅外光源，熱穩(wěn)定性差，壽命短，測量誤差大；2）電機機械調(diào)制紅外光，儀器功耗大，穩(wěn)定性差，故障率高，難于維護；3）薄膜電容微音器或InSb等作為檢測器，使得儀器對震動十分敏感，誤差大；4）內(nèi)壁拋光鋁合金氣室，氣室光潔度及抗腐蝕能力差。

    GASBOARD采用獨立自主知識產(chǎn)權的非分光紅外（NDIR）傳感器技術、高精度進口窄帶干涉濾光片、類金剛石鍍膜紅外光源以及單光束多波長探測技術，配合易安裝拆卸的鍍膜氣室及嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實現(xiàn)CO、CO2、CH4 、SO2、NOX以及其它碳氫化合物等氣體在混合背景氣體中的實時快速測量。

2. 檢測原理

    當紅外光通過待測氣體時,這些氣體分子對特定波長的紅外光有吸收,其吸收關系服從朗伯--比爾(Lambert-Beer)吸收定律，即某些氣體對紅外光進行有選擇性吸收，其吸收強度變化取決于被測氣體的濃度。

3. 產(chǎn)品特點

    GASBOARD采用了以下關鍵技術：1）核心檢測部件為獨立自主知識產(chǎn)權的非分光紅外（NDIR）傳感器技術，維修、維護響應速度快；2）紅外光源、氣室、紅外探測器設置在同一光軸上，抗振性好，并使氣體紅外吸收信號具有較好的分辨率，減少外界信號干擾，；3）新型鍍膜紅外氣室，光潔度好，并具有一定的抗腐蝕能力，安裝、更換方便，用戶可自行拆卸更換；4）新型類金剛石鍍膜紅外光源，可以保證發(fā)射的紅外光波長在特定范圍內(nèi)，也可以阻止外界環(huán)境對光源溫度的影響；5）紅外探測部分局部保溫，整儀器設有光源強度及溫度自動補償裝置；6）“單光束、多波長”一體化設計及量程匹配技術，可完成多種氣體的同時無干擾測量；7）多量程、多組分選擇，也可根據(jù)用戶要求訂制組分和量程；8）量程高低限報*戶可自由設置；9）自主研發(fā)氣體標定技術軟件和軟件通訊協(xié)議；10）新型一體化紅外探測系統(tǒng)和高精密度前置放大電路；11）大屏幕LCD液晶顯示屏，測量組份、濃度一目了然，中/英文操作界面；12）便攜式、在線式和監(jiān)測系統(tǒng)等多種測量模式。

4. 應用領域

    紅外線分析儀常用來連續(xù)測定各種混合氣體中的CO、CO2、CH4 、SO2、NOX和CH等的含量，是在線分析儀中非常重要的一類儀器，廣泛應用于汽車尾氣檢測（Vehicle Emission）；石油化工生產(chǎn)過程中氣體成份在線分析和監(jiān)測； 冶金工業(yè)中，高爐、轉爐、焦爐工業(yè)爐窯等氣體分析和監(jiān)測 ；科學實驗、環(huán)境保護、醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)氣體分析和監(jiān)測；生物醫(yī)藥、食品發(fā)酵、污水處理、垃圾填埋等過程氣體測量；倉儲、溫室、室內(nèi)等場所氣體檢測；煙道氣檢測(CEM)等 。

5. 結論和展望

    隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和加入WTO，對生產(chǎn)工藝和過程控制的要求越來越高，對生態(tài)環(huán)境的保護也越來越重視，紅外在線成分分析儀作為必要的配套設備已成為企業(yè)全面質量管理的一個重要發(fā)展趨勢，也是取代傳統(tǒng)的化學式手動實驗室分析儀——奧氏氣體分析儀的必然趨勢。