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非色散红外气体传感器介绍
发布者:精讯畅通 上传时间:2022 年 9 月 8 日
INGENUITY
定义:

非色散红外气体传感器是由红外光源、光路、红外探测器、电路和软件算法所组成的一种光学气体传感器,也被称为NDIR气体传感器。它主要用于测化合物气体,包括CH4、CO2、N2O、CO、CO2、SO2、NH3、乙醇、苯等,还有绝大多数有机物(HC)和有机挥发性混合物(VOC)。

红外气体传感器

NDIR气体传感器用一个广谱的光源作为红外传感器的光源,因为并没有一个分光的光栅或棱镜将光进行分光,所以叫非色散红外。光线穿过光路中的被测气体,透过窄带滤波片,到达红外探测器。通过测量进入红外传感器的红外光的强度,来判断被测气体的浓度。当环境中没有被测气体时,其强度是最强的,当有被测气体进入到气室之中,被测气体吸收掉一部分红外光,这样,到达探测器的光强就减弱了。通过标定零点和测量点红外光吸收的程度和刻度化,仪器仪表就能够算出被测气体的浓度了。

NDIR气体传感器是如何区分不同种类的气体的呢?

这要从化合物的红外吸收光谱说起。化合物是由不同种类的原子构成,下图就是一个甲烷分子,由1个碳原子和4个氢原子构成的空间结构。当红外光照射到这个分子的时候,C和H之间就发生了少量的往返位移,简称化学键振动。我们可以假想为1根弹簧,两头各栓这1个小球。

因为原子非常小,也很轻,所以化学键振动的频率是很高的,例如甲烷中C-H键振动的频率就是333KHz,中心波长是3.3um。不同分子的分子量不同,因此红外吸收的波长也就不一样。

为什么要用NDIR气体传感器?

第一方面,市场上常见的气体传感器,例如催化燃烧(CAT)、电化学(EC)、紫外光离子化(PID)传感器并不是什么气体都能测,例如,CO2就无法测,但是红外气体传感器能测CO2。NDIR最常见的被测气体是CH4和CO2。

第二方面,这和NDIR气体传感器的诸多优点是分不开的。NDIR的优点包括:

1.抗中毒。CAT传感器测甲烷最大的敌人是卤化物(含氟、氯、溴、碘的物质)、有机硅化合物、硫化物。当这些物质在催化珠上燃烧之后,催化剂的活性就打折扣了,反映在测量数据上,就是灵敏度下降。

2.不会积碳。CAT传感器测长碳链的烃类时,因为燃烧不够充分,很容易积碳,导致催化珠表面形成一层薄薄的碳粉,反映在测量数据上,就是零点抬高、灵敏度下降。NDIR传感器的光源和探测器都被玻璃或滤波片保护了起来,和气体并不接触,所以不会有燃烧的现象发生。

3.不需要氧气参与。CAT传感器是需要氧气参与氧化反应的。但NDIR是光学传感器,不需要氧气参与。

4.测量浓度可以到100%v/v。因为NDIR传感器的信号特点是:无被测气体时,信号强度最大,浓度越高,信号越小。所以测量高浓度比测量低浓度要轻松。

5.长期稳定性优异。NDIR传感器的稳定性基本取决于光源。只要选择好光源,长期稳定性将是极好的,2年不用标定也是能做到的。

6.温度范围宽。NDIR可以用到-40℃到85℃的范围,毫无压力。

7.维护成本低。这是和它长期稳定性好密切相关的。极有可能是仪器坏了,传感器都还是好的。

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