淺述薄膜微音紅外氣體分析器

薄膜微音紅外氣體分析器

薄膜微音紅外氣體分析器的檢測(cè)器由鈦金屬薄膜片動(dòng)極和定極組成，當(dāng)接收氣室內(nèi)的氣體壓力受紅外輻射能的影響而變化時(shí)，推動(dòng)電容片相對(duì)定極移動(dòng)，把被測(cè)組分濃度轉(zhuǎn)變成電容量變化。薄膜微音紅外氣體分析器在線氣體分析領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，大約占在線紅外分析器50％的份額。

原理結(jié)構(gòu)

該儀器采用單光源和薄膜電容檢測(cè)器，測(cè)量氣室和參比氣室采用“單筒隔半”型結(jié)構(gòu)，接收氣室屬于串聯(lián)型，有前、后兩室，二者之間用晶片隔開(kāi)。

在檢測(cè)器的內(nèi)腔中位于兩個(gè)接收室的一側(cè)裝有薄膜電容檢測(cè)器，通過(guò)參比氣室和測(cè)量氣室的兩路光束交替地射入檢測(cè)器的前、后吸收室。在較短的前室充有被測(cè)氣體，這里輻射的吸收主要是發(fā)生在紅外光譜帶的中心處，在較長(zhǎng)的后室也充有被測(cè)氣體，由于后室采用光錐結(jié)構(gòu)，它吸收譜帶兩側(cè)的邊緣輻射。 

當(dāng)測(cè)量氣室通入不含待測(cè)組分的混合氣體 (零點(diǎn)氣)時(shí)，它不吸收待測(cè)組分的特征波長(zhǎng)，紅外輻射被前、后接收氣室內(nèi)的待測(cè)組分吸收后，室內(nèi)氣體被加熱，壓力上升，檢測(cè)器內(nèi)電容器薄膜兩邊壓力相等，接收氣室的幾何尺寸和充入氣體的濃度都是按上述原則設(shè)計(jì)的。

當(dāng)測(cè)量氣室通入含有待測(cè)組分的混合氣體時(shí)，因?yàn)榇郎y(cè)組分在測(cè)量氣室已預(yù)先吸收了一部分紅外輻射，使射入檢測(cè)器的輻射強(qiáng)度變小。此輻射強(qiáng)度的變化主要發(fā)生在譜帶的中心處，主要影響前室的吸收能量，使前室的吸收能量減小。被待測(cè)組分吸收后的紅外輻射把前、后室的氣體加熱，使其壓力上升，但能量平衡已被破壞，所以前、后室的壓力就不相等，產(chǎn)生了壓力差，此壓力差使電容器膜片位置發(fā)生變化，從而改變了電容器的電容量，因?yàn)檩椛涔庠匆驯徽{(diào)制，因此電容的變化量通過(guò)電氣部件轉(zhuǎn)換為交流的電信號(hào)，經(jīng)放大后處理后得到待測(cè)組分的濃度。

性能特點(diǎn)

穩(wěn)定性好，非常適合在線使用。

靈敏度高，既可以分析常量氣體，又可以分析微量氣體，適用量程范圍廣。例如：分析器的微量量程0-10³10-6CO2， 0-30³10-6CO。

抗背景氣體干擾能力強(qiáng)，只有被檢測(cè)器內(nèi)氣體吸收所對(duì)應(yīng)的氣體才有靈敏度。

環(huán)境溫度影響小。環(huán)境溫度的變化對(duì)氣體吸收及檢測(cè)器的靈敏度有一定影響，但是如果對(duì)光學(xué)部件恒溫（45～50℃），且用軟件補(bǔ)償后，在工作溫度范圍內(nèi)影響誤差可以控制在±1％以內(nèi)。

當(dāng)儀器劇烈振動(dòng)時(shí)對(duì)測(cè)量會(huì)有一定影響。