紅外氣體分析儀

[摘要]本文介紹一種采用獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型非分光紅外NDIR傳感器技術(shù)的紅外氣體分析儀（GASBOARD系列），比起國(guó)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(shù)，該儀器在性能、體積、功耗、價(jià)格上具有以往儀器*的優(yōu)勢(shì)，也是取代傳統(tǒng)的化學(xué)式手動(dòng)實(shí)驗(yàn)室分析儀——奧氏氣體分析儀的必然趨勢(shì)。

關(guān)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(xué)式手動(dòng)分析儀器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、維修容易等優(yōu)點(diǎn)，該儀器一直在實(shí)驗(yàn)室里廣泛應(yīng)用著，常用于CO2、O2、CO、H2、烴類(lèi)等的含量測(cè)定。其其原理是利用溶液吸收法來(lái)測(cè)定CO、CO2和O2，CH4和H2用爆炸燃燒法測(cè)定，剩余氣體為N2。奧氏氣體分析儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，雖一次購(gòu)置成本低但長(zhǎng)期運(yùn)行成本高，除去分析人員的成本，僅每年買(mǎi)試劑和玻璃器皿至少要1萬(wàn)多元，而且必須對(duì)煤氣進(jìn)行人工取樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，其中分析人員的操作技能和“態(tài)度”對(duì)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(gè)進(jìn)行檢測(cè)分析，不具備多重輸入和信號(hào)處理功能，分析費(fèi)時(shí)，操作煩瑣，響應(yīng)速度慢，效率低，難以實(shí)時(shí)地分析生產(chǎn)工況。現(xiàn)逐漸被全自動(dòng)分析儀器替代。奧氏氣體分析儀在實(shí)際應(yīng)用中存在的不足主要有：1）該方法是手動(dòng)分析儀，操作較煩瑣，精度低、速度慢，不能實(shí)現(xiàn)在線分析，適應(yīng)不了生產(chǎn)發(fā)展的需要；2）梳形管容積對(duì)分析結(jié)果有影響，尤其是對(duì)爆炸法的影響比較大；3）奧氏儀進(jìn)行動(dòng)火分析測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)，場(chǎng)所存在一定局限性，而且還必須注意化學(xué)反應(yīng)的*程度，否則讀數(shù)不準(zhǔn)誤導(dǎo)生產(chǎn)；4）焦性食子酸的堿性液在15—20℃時(shí)吸氧效能，吸收效果隨溫度下降而減弱，0℃時(shí)幾乎*喪失吸收能力，故吸收液液溫不得低于15℃。

1.2

    目前國(guó)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(cè)量誤差大；2）電機(jī)機(jī)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(hù)；3）薄膜電容微音器或InSb等作為檢測(cè)器，使得儀器對(duì)震動(dòng)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(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非分光紅外（NDIR）傳感器技術(shù)、高精度進(jìn)口窄帶干涉濾光片、類(lèi)金剛石鍍膜紅外光源以及單光束多波長(zhǎng)探測(cè)技術(shù)，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(shí)現(xiàn)CO、CO2、CH4 、SO2、NOX以及其它碳?xì)浠衔锏葰怏w在混合背景氣體中的實(shí)時(shí)快速測(cè)量。

2. 檢測(cè)原理

    當(dāng)紅外光通過(guò)待測(cè)氣體時(shí),這些氣體分子對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外光有吸收,其吸收關(guān)系服從朗伯--比爾(Lambert-Beer)吸收定律，即某些氣體對(duì)紅外光進(jìn)行有選擇性吸收，其吸收強(qiáng)度變化取決于被測(cè)氣體的濃度。

3. 產(chǎn)品特點(diǎn)

    GASBOARD采用了以下關(guān)鍵技術(shù)：1）核心檢測(cè)部件為獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非分光紅外（NDIR）傳感器技術(shù)，維修、維護(hù)響應(yīng)速度快；2）紅外光源、氣室、紅外探測(cè)器設(shè)置在同一光軸上，抗振性好，并使氣體紅外吸收信號(hào)具有較好的分辨率，減少外界信號(hào)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(lèi)金剛石鍍膜紅外光源，可以保證發(fā)射的紅外光波長(zhǎng)在特定范圍內(nèi)，也可以阻止外界環(huán)境對(duì)光源溫度的影響；5）紅外探測(cè)部分局部保溫，整儀器設(shè)有光源強(qiáng)度及溫度自動(dòng)補(bǔ)償裝置；6）“單光束、多波長(zhǎng)”一體化設(shè)計(jì)及量程匹配技術(shù)，可完成多種氣體的同時(shí)無(wú)干擾測(cè)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(bào)*戶可自由設(shè)置；9）自主研發(fā)氣體標(biāo)定技術(shù)軟件和軟件通訊協(xié)議；10）新型一體化紅外探測(cè)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(cè)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(cè)系統(tǒng)等多種測(cè)量模式。

4. 應(yīng)用領(lǐng)域

    紅外線分析儀常用來(lái)連續(xù)測(cè)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(lèi)儀器，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)尾氣檢測(cè)（Vehicle Emission）；石油化工生產(chǎn)過(guò)程中氣體成份在線分析和監(jiān)測(cè)； 冶金工業(yè)中，高爐、轉(zhuǎn)爐、焦?fàn)t工業(yè)爐窯等氣體分析和監(jiān)測(cè) ；科學(xué)實(shí)驗(yàn)、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)氣體分析和監(jiān)測(cè)；生物醫(yī)藥、食品發(fā)酵、污水處理、垃圾填埋等過(guò)程氣體測(cè)量；倉(cāng)儲(chǔ)、溫室、室內(nèi)等場(chǎng)所氣體檢測(cè)；煙道氣檢測(cè)(CEM)等 。

5. 結(jié)論和展望

    隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和加入WTO，對(duì)生產(chǎn)工藝和過(guò)程控制的要求越來(lái)越高，對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)也越來(lái)越重視，紅外在線成分分析儀作為必要的配套設(shè)備已成為企業(yè)全面質(zhì)量管理的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，也是取代傳統(tǒng)的化學(xué)式手動(dòng)實(shí)驗(yàn)室分析儀——奧氏氣體分析儀的必然趨勢(shì)。