Infrarot-Gas-Online-Analyzer

Infrarot ist ein unsichtbares Licht mit einer Wellenlänge von 0,78 bis 1000 Mikron. Es liegt außerhalb der Grenzen des roten Lichts, daher wurde es Infrarot genannt. Infrarot kann in drei Teile unterteilt werden, nämlich nahes Infrarot mit einer Wellenlänge von 0,75 bis 1,50 μm; Mittel-Infrarot, Wellenlänge zwischen 1,50 und 6,0 μm; Ferninfrarot, Wellenlänge zwischen 6,0 und 1000 μm.

Wellenlänge - In der Ausbreitungsrichtung des Lichts wird der Abstand zwischen zwei benachbarten Lichtwellen und dem Phasenpunkt Wellenlänge genannt.

Wellenzahl - Wellenzahl ist ein Parameter zur Beschreibung der Infrarotstrahlung und bezieht sich auf die Anzahl der Infrarotwellen, die in einer Länge von jedem Zentimeter enthalten sind.

Frequenz – Anzahl der Wochen, in denen Lichtwellen in einer Zeiteinheit schwingen.

Photonenergie ist die Energie, die Lichtwellen in Form von Strahlung senden, senden oder empfangen, angegeben mit E, in Einheit J.

Charakteristische Absorptionswellenlänge - im nahen Infrarot- und mittleren Infrarot-Bereich ist die Infrarotstrahlungsenergie kleiner und kann nicht den Übergang der Elektronenenergiestufe in den Molekülen verursachen, sondern nur von Probenmolekülen absorbiert werden, was den Übergang der molekularen Vibrationsenergiestufe verursacht, so dass das Infrarot-Absorptionsspektrum auch als molekulares Vibrationsspektrum bezeichnet wird. Wenn die Energie einer bestimmten Wellenlänge der Infrarotstrahlung genau der Differenz zwischen der Energie eines bestimmten Moleküls entspricht, wird es von diesem Molekül absorbiert und erzeugt einen entsprechenden Vibrationsenergiesprung, der als die charakteristische Wellenlänge des Moleküls bezeichnet wird.

　　2.1Infrarot-GasanalyserGrundprinzipien

Sein Arbeitsprinzip basiert auf der selektiven Absorption bestimmter Gase von Infrarotstrahlung. Die häufig verwendete Infrarot-Wellenlänge ist 2 bis 12 µm. Einfach gesagt, das zu messende Gas wird kontinuierlich durch einen Behälter mit einer bestimmten Länge und einem bestimmten Volumen durchgeführt. Von einer der beiden Endflächen des Behälters, die Licht durchdringen können, wird ein Infrarot-Lichtstrahl eingeleitet. Dann wird die Strahlenintensität des Infrarotstrahls an der anderen Endfläche gemessen. Dann kann die Konzentration des gemessenen Gases entsprechend der Absorption des Infrarotstrahls und der Konzentration des absorbierenden Stoffes erkannt werden.

Das Gesetz von Lambert-Beer - seine physikalische Bedeutung ist, dass, wenn ein paralleler monochromer Lichtstrahl vertikal durch ein gleichmäßig nicht streuungsfähiges Absorptionsstoff hindurchgeht, seine Absorptionsfähigkeit in direktem Verhältnis zur Konzentration des Absorptionsstoffs und zur Dicke der Absorptionsschicht steht. Dies ist die Messgrundlage des Infrarot-Gasanalysers.

2.2 Merkmale des Infrarot-Gasanalysers

1. Viele Gase messen können

Neben einatomaren Inertgasen und biatomaren molekularen Gasen mit symmetrischer Struktur und unpolarität können anorganische Stoffe wie CO, CO2, NO, NO2, NH3, Alkane wie CH4, C2H4, Olefine und andere Kohlenwasserstoffe und organische Stoffe mit Infrarot-Analysatoren gemessen werden;

2. Breiter Messbereich

Die obere Grenze des analysierbaren Gases beträgt 100%, die untere Grenze beträgt mehrere ppm. Nach der Feinabarbeitung kann auch eine Spuranalyse durchgeführt werden;

3 mit einer hohen Überwachungsempfindlichkeit, können kleine Änderungen der Gaskonzentration unterscheiden werden;

4. hohe Messgenauigkeit

In der Regel bei +/-2% FS, viele Produkte erreichen +/-1% FS. Im Vergleich zu anderen Analysemethoden hat es eine hohe Genauigkeit und eine gute Stabilität;

5. Schnelle Reaktion

Die Reaktionszeit liegt in der Regel unter 10s.

6. Gute Auswahl

Der Infrarot-Analysator verfügt über einen hohen Selektivitätskoeffizienten und ist daher besonders geeignet für die Messung einer bestimmten zu analysierenden Komponente in einer mehrkomponentenen Gasmischung und beeinflusst die Messung der zu analysierenden Komponente nicht, wenn sich die Konzentration einer oder mehrerer Komponenten in der Gasmischung ändert.

2.3 Infrarot-Analysator Grundstruktur und Hauptkomponenten

Der Infrarot-Gas-Analysator besteht in der Regel aus zwei Teilen des Luftwegs und des Schaltkreises, der Verbindungsteil des Luftwegs und des Schaltkreises ist auch der Kernteil des Senders, der Sender ist der "Herz" -Teil des Infrarot-Analysators, der eine Änderung der gemessenen Komponentenkonzentration in eine Änderung eines bestimmten elektrischen Parameters umwandelt und durch den entsprechenden Schaltkreis in Spannung oder Stromausgang umwandelt. Der Sender besteht aus zwei Teilen des optischen Systems und des Detektors, die Hauptbestandteile sind wie folgt: Infrarot-Lichtquelle, Gaskammer und Filterelement, Detektor

Messprinzip

Einer ist der Messraum, der andere der Vergleichsraum. Beide Räume schließen gleichzeitig oder abwechselnd den Lichtweg durch die Schnittplatte für einen bestimmten Zyklus. Nach dem Einführen des gemessenen Gases in die Messkammer wird das Licht mit der Wellenlänge des gemessenen Gases absorbiert, wodurch der Lichtstrom in die Infrarot-Empfangsgaskammer durch den Lichtweg in die Messkammer verringert wird. Je höher die Gaskonzentration ist, desto weniger Lichtstrom gelangt in die Infrarot-Empfangsgaskammer; Der Lichtstrom durch die Referenzkammer ist bestimmt, und der Lichtstrom in die Infrarot-Empfangsgaskammer muss auch bestimmt sein. Je höher die Konzentration des gemessenen Gases und der Empfindlichkeit ist, desto größer ist die Differenz zwischen dem Lichtstrom durch die Messkammer und die Referenzkammer. Dieser Lichtstromdifferenz wird in einer bestimmten Zyklusvibrationsamplitude in die Infrarot-Empfangsgaskammer projiziert. Empfangsgaskammer mit mehreren Mikrometer dicker Metallfilm in zwei Teile getrennt, der Raum mit einer größeren Konzentration des gemessenen Komponentengases versiegelt ist, kann im absorbierten Wellenlängenbereich alle eingehenden Infrarotstrahlen absorbiert werden, so dass der pulsierende Lichtstrom in eine periodische Temperaturänderung verwandelt wird, dann kann die Temperaturänderung in eine Druckänderung umgewandelt werden, und dann mit einem kapazitiven Sensor detektiert werden, nach der Verstärkungsbehandlung die gemessene Gaskonzentration angezeigt wird.

2.4 Hauptkomponenten des Senders

Lichtquelle

Nach der Struktur der Lichtquelle kann es in eine einzige Lichtquelle und eine doppelte Lichtquelle unterteilt werden. Nach der Klassifizierung von Leuchtmitteln gibt es hauptsächlich die folgenden Arten: Legierungslichtquellen, Keramik-Lichtquellen, Laserlichtquellen

Schneiden

Die Rolle des Scheibens besteht darin, das Infrarotlicht der strahlenden Lichtquelle in unterbrochenes Licht zu verwandeln, das heißt, das Infrarotlicht zu modulieren. Das Ziel der Modulation ist es, das vom Detektor erzeugte Signal in ein Wechselstromsignal zu verwandeln, um die Verstärkerung des Verstärkers zu erleichtern und gleichzeitig die Reaktionszeiteigenschaften des Detektors zu verbessern.

Luftkammer

Die Gaskammern im Infrarot-Analyzer umfassen Messkammern, Referenzgaskammern und Filterkammern, deren Struktur im Wesentlichen identisch ist, beide zylinderförmig und beide Enden mit Chips versiegelt sind. Die Gaskammer erfordert eine hohe Reinigkeit der Innenwand, absorbiert kein Infrarotstrahl, absorbiert kein Gas und ist chemisch stabil. Das Material der Gaskammer besteht aus Messing vergoldet, Glasvergoldet oder Aluminiumlegierung und die Innenwandoberfläche muss poliert werden. Die chemischen Eigenschaften von Gold sind äußerst stabil und die Innenwände der Gaskammer wird niemals oxidiert, so dass es einen hohen Reflexionskoeffizienten aufrechterhalten kann. Die häufig verwendeten Fenstermaterialien in Gaskammern sind: Lithiumfluorid-Durchlässigkeitsgrenze von 6,5 μm, Calciumfluorid-Durchlässigkeitsgrenze von 13 μm, Sapphire-Durchlässigkeitsgrenze von 5,5 μm, Schmelzkwartz-Durchlässigkeitsgrenze von 4,5 μm und Natriumchlorid-Durchlässigkeitsgrenze von 25 μm. Die Referenzgaskammer und die Filtergaskammer sind nicht abnehmbar. Die Messkammer kann verschmutzt werden, mit Gummidichtung, achten Sie auf Wartung und regelmäßigen Austausch, die Verschmutzung von Staub, Verschmutzung und Haar auf dem Chip verursacht einen Rückgang der Empfindlichkeit, Messfehler und Nulldrift erhöhen, daher muss der Chip sauber gehalten werden, kann mit Brillpapier oder Seidentuch gewischt werden, achten Sie darauf, die Oberfläche des Chips nicht mit der Hand zu berühren.

Filter

Ein Filter ist ein optisches Filterelement. Es arbeitet auf der Grundlage verschiedener optischer Phänomene (Absorption, Interferenz, selektive Reflexion, Polarisation usw.). Der Einsatz eines Filters kann die Strahlenenergie und die spektrale Zusammensetzung der Messkammer ändern, die Auswirkungen der Absorption von Strahlung durch Streuungs- und Störungskomponenten eliminieren oder verringern und Infrarotstrahlung mit charakteristischer Absorptionswellenlänge durchführen. Ein Interferenzfilter ist ein Banddurchgangsfilter, der basiert auf dem Interferenzphänomen, das auftritt, wenn Licht durch die Folie geht. Der Interferenzfilter kann ein engeres Durchgangsband erhalten, dessen Wellenlänge durch den Brechungsgrad, die Dicke und die Schicht des Beschichtungsmaterials usw. angepasst werden kann.

Detektoren

Dünnfilmkondensatoren, Halbleiterdetektoren, Mikrostromdetektoren.

Funktionsprinzip und Merkmale der Dünnfilm-Kapazitätserkennung.

Der Dünnfilm-kondensator, auch bekannt als Dünnfilm-Mikrofon, besteht aus einem Kondensator aus einer Metallfilm-Dynamik und einer Statode, wenn sich der Gasdruck der Empfangskammer durch den Einfluss der Infrarotstrahlung ändert, drückt die kondensative Bewegung im Vergleich zur Festsetzungsbewegung und verwandelt die gemessene Komponentenkonzentrationsänderung in eine Kapazitätsänderung.

Eigenschaften: Kleine Auswirkungen von Temperaturänderungen, gute Selektivität und hohe Empfindlichkeit. Der Nachteil ist, dass der Film anfällig für mechanische Vibrationen ist, die Modulationsfrequenz kann nicht verbessert werden, die Herstellung von Verstärkern ist schwieriger, das Volumen ist größer und so weiter.

Arbeitsprinzip des Halbleiterdetektors, Merkmale

Der Halbleiterdetektor wird mit dem Prinzip des Halbleiter-photoelektrischen Effekts hergestellt, wenn das Infrarotlicht auf den Halbleiter ausgestrahlt wird, absorbiert es die Photonenergie, um den Zustand der Elektronen zu ändern, um freie Elektronen oder freie Löcher zu erzeugen, die eine Änderung der Leitfähigkeit verursachen, also eine Änderung des Widerstandswertes, also auch als optischer Leitfähigkeitsdetektor oder Lichtwiderstand bekannt.

Eigenschaften: Einfache Struktur, einfache Herstellung, kleine Größe, lange Lebensdauer und schnelle Reaktion. Eine höhere Modulationsfrequenz ermöglicht die Herstellung eines Verstärkers. Es funktioniert mit einem schmalebandigen Interferenzfilter, um einen vielseitigen Infrarot-Detektor mit schneller Reaktion herzustellen, der bei der Änderung der Messkomponente einfach die Durchgangswellenlänge und die Messskala des Interferenzfilters wechselt. Sein Nachteil ist, dass Indiuminomid stark von Temperaturänderungen beeinflusst wird.

Prinzipien und Merkmale des Mikrostromdetektors

Der Mikroströmungsdetektor ist ein neues Detektionsgerät zur Messung kleiner Gasströme, dessen Sensorelemente zwei Mikrodrahtwiderstände sind und zwei weitere Zusatzwiderstände die Whistlestone-Brücke bilden. Der Widerstand des Drahts wird auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, wenn das Gas durchströmt, nimmt ein Teil der Wärme ab, damit der Draht gekühlt wird, der Widerstand ändert sich und durch die Brücke in ein Spannungssignal verwandelt wird.

Eigenschaften: Der Preis ist billig, das Volumen des optischen Systems ist kleiner, die Zuverlässigkeit, die Vibrationsbeständigkeit und andere Leistungen sind verbessert.

2.5 Infrarot-Gasanalysator Strukturtyp

Von der Frage, ob das Infrarotlicht in monochromes Licht verwandelt wird, kann es in: spektroskopische (disperse) und undifferentierte (nicht-disperse) unterteilt werden.

Vorteile des Spektralspektrums: gute Selektivität und hohe Empfindlichkeit; Der Nachteil ist, dass die Energie nach der Spektrifizierung gering ist, und eine kleine Verschiebung eines Elements des Spektrifizierungssystems beeinflusst die Wellenlänge der Spektrifizierung.

Die Vorteile des nicht differenzierenden Lichts: hohe Empfindlichkeit, hohes Signal-Rausch-Verhältnis und gute Stabilität. Der Nachteil ist, dass sich überlappende Absorptionsspitzen zwischen den zu messenden Probenkomponenten die Messung stören können.

Aus dem optischen System zu unterteilen, kann in zwei Arten von doppelten und monooptischen Wegen unterteilt werden

Doppellichtweg Von zwei identischen Lichtquellen oder einer genau zugewiesenen Lichtquelle senden Sie zwei parallele Infrarotstrahlen aus, die jeweils durch die gleiche Analysekammer und die gleiche Referenzgaskammer in den Detektor gelangen.

Ein einziger Infrarotstrahl, der von einer Lichtquelle ausgestrahlt wird, führt nur durch einen geometrischen Lichtweg. Aber für den Detektor ist es immer noch, zwei verschiedene Wellenlängen des Infrarotstrahls zu akzeptieren, nur in einer anderen Zeit, um den Detektor zu erreichen, ist es die Rotation der Regulierungsplatte zu nutzen, um den Lichtton der Lichtquelle in einen Infrarotstrahl mit verschiedenen Wellenlängen zu machen, der abwechselnd durch die Gaskammer zur Analyse des Detektors geschickt wird, um den doppelten Lichtweg in der Zeit zu erreichen.

Von den verwendeten Detektortypen unterteilt, sind derzeit hauptsächlich Dünnfilmkondensationsdetektoren, Halbleiterdetektoren und Mikrostromdetektoren.

2.6 Hauptinhalte und Anforderungen für die Einstellung des Infrarot-Gasanalysers

Passen Sie die Position der Schnittachse an, so dass sie an einem Symmetriepunkt der beiden Infrarotstrahlen liegt. Es ist erforderlich, dass die Scheiben gleichzeitig zwei Lichtquellen blockieren oder gleichzeitig austreten, das heißt, die sogenannte Synchronisierung, so dass die beiden Lichtwege auf den beiden Seitenfenstern des Detektorraums gleich groß sind.

Anpassung der optischen Gleichgewicht Anpassung der ekszentrischen Schalter auf dem Referenzlichtweg, um den Lichtstrom des Referenzlichtwegs zu ändern, so dass die Messung und die Lichtenergie der beiden Referenzlichtwege gleich sind.

Zero-Punkt- und Messbereichkalibrierung Zero-Punkt- und Messbereichsgas werden wiederholt kalibriert.

2.7 Häufige Fehler und Behandlung

Es gibt viele Arten von Infrarot-Gasanalysatoren, Fehler und Behandlungsmethoden unterscheiden sich auch, und die folgende Tabelle enthält einige häufige Fehler und deren Behandlungsmethoden als Referenz:

Ungleichgewichtsstörungen:

Wenn ein Infrarot-Gasanalysator nach der Vorwärmung in den Stickstoff gelangt, ist die Leistung groß, was aufgrund der Phasenungleichgewicht des Schnittscheibens und des optischen Gleichgewichts verursacht wird, so lange die Einstellung der Phaseneinstellungsknopfe die Ausgabe erreicht, dann kann die Einstellung der optischen Gleichgewichtknopfe die Ausgabe minimieren. Dann kalibrieren Sie mit Nullpunkt- und Messgas wiederholt den Nullpunkt und den Messbereich des Messgerätes.

Wasserstörungen:

Nullpunktgas, wenn es Feuchtigkeit, Infrarot-Gas-Analyzer nach der Kalibrierung, verursacht einen negativen Fehler, in der Nähe des Infrarotbereichs, Wasser hat kontinuierliche Eigenschaften Absorptionsspektrum, wenn der Nullpunktgas in der Kalibrierung Feuchtigkeit enthält, verursacht eine negative Abweichung des Nullpunkts des Instruments, nach der Kalibrierung ist der Wert des Instruments zwangsläufig niedriger als der tatsächliche Wert, wodurch ein negativer Fehler entsteht.

Störungen durch Temperaturänderungen:

Der Infrarot-Gasanalysator muss bei einer konstanten Temperatur geprüft werden. Eine Änderung der Umgebungstemperatur wird die Stabilität der Infrarotlichtquelle direkt beeinflussen, die Intensität der Infrarotstrahlung beeinflussen, die Gasprobendichte der Messung des kontinuierlichen Flusses der Gaskammer beeinflussen und den normalen Betrieb des Detektors direkt beeinflussen. Wenn die Temperatur den normalen Zustand deutlich übersteigt, sinkt die Ausgangsimpedance des Detektors, was dazu führt, dass das Instrument nicht normal funktioniert oder sogar den Detektor beschädigt. Infrarot-Analyzer haben in der Regel eine Temperaturregeleinrichtung und eine Übertemperatur-Schutzschaltung, auch wenn es so ist, können einige Instrumente, insbesondere Mikroanalyseinstrumente, die Auswirkungen von Umgebungstemperaturänderungen auf die Detektion beobachten, besonders im Sommer, wenn die Umgebungstemperatur höher ist. In diesem Fall muss die Umgebungstemperatur geändert werden und die Einrichtung der Klimaanlage ist eine Lösung.

Störungen bei Luftdruckschwankungen:

Der Luftdruck ändert sich auch in der gleichen Region und am gleichen Tag. Wenn sich das Wetter ändert, ist die Veränderung größer. Diese Veränderung des atmosphärischen Drucks hat einen direkten Einfluss auf die Luftdurchflussgeschwindigkeit der Probe. Die unmittelbare Entleerung der Gasprobe nach der Messung der Gaskammer verändert sich mit der Änderung des atmosphärischen Drucks die Dichte der Gasprobe in der Gaskammer, was zu zusätzlichen Fehlern führt.

　　

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