二氧化碳檢測(cè)基本原理

各種氣體都會(huì)吸收光。不同的氣體吸收不同波長(zhǎng)的光，比如CO2就對(duì)紅外線(波長(zhǎng)為4.26m)Z敏感。二氧化碳檢測(cè)儀通常是把被測(cè)氣體吸入一個(gè)測(cè)量室，測(cè)量室的一端安裝有光源而另一端裝有濾光鏡和探測(cè)器.濾光鏡的作用是只容許某一特定波長(zhǎng)的光線通過(guò).探測(cè)器則測(cè)量通過(guò)測(cè)量室的光通量.探測(cè)器所接收到的光通量取決于環(huán)境中被測(cè)氣體的濃度。這就是二氧化碳光學(xué)測(cè)量方法中的一種即非發(fā)散性紅外線測(cè)量，這也是主流二氧化碳分析儀所依據(jù)的檢測(cè)原理。

三種紅外檢測(cè)原理

基于非發(fā)散性紅外線氣體檢測(cè)原理的測(cè)量方法主要有3種：?jiǎn)喂馐鴨尾ㄩL(zhǎng)測(cè)量、雙光束雙波長(zhǎng)測(cè)量和單光束雙波長(zhǎng)測(cè)量。

1、單光束單波長(zhǎng)

單光束單波長(zhǎng)測(cè)量，顧名思義，這種CO2傳感器測(cè)量?jī)x器只能提供單一波長(zhǎng)的光線.在上述3種測(cè)量方法中它的性能Z差，其穩(wěn)定性極易受到諸如燈泡老化、灰塵污染及光線發(fā)射特性變化等因素的影響.目前在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的許多種單束單波，長(zhǎng)測(cè)量?jī)x器的穩(wěn)定性都不很理想此外，溫度的變化也會(huì)影響其穩(wěn)定性.但這種儀器的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單機(jī)械性能可靠且價(jià)格低廉。

2、雙光束雙波長(zhǎng)

雙光束雙波長(zhǎng)測(cè)，這種可燃?xì)怏w檢測(cè)儀器備有兩個(gè)光渡通道，一個(gè)探測(cè)器及兩個(gè)濾光鏡，與前一種儀器比較，其精度和穩(wěn)定性都有所提高，但相應(yīng)的它的價(jià)格也較高.此外為提高其工作溫度范圍，兩個(gè)探測(cè)器必須完全匹配.在實(shí)際應(yīng)用中，兩個(gè)光波通道受到的灰塵污染程度，同樣也會(huì)給這類(lèi)測(cè)量?jī)x器帶來(lái)因非對(duì)稱污染而精度不準(zhǔn)確的難題。

紅外線氣體分析儀，是利用紅外線進(jìn)行氣體分析。它基于待分析組分的濃度不同，吸收的輻射能不同．剩下的輻射能使得檢測(cè)器里的溫度升高不同，動(dòng)片薄膜兩邊所受的壓力不同，從而產(chǎn)生一個(gè)電容檢測(cè)器的電信號(hào)。這樣，就可間接測(cè)量出待分析組分的濃度。

比爾定律

紅外二氧化碳分析儀是根據(jù)比爾定律制成的。假定被測(cè)氣體為一個(gè)無(wú)限薄的平面．強(qiáng)度為k的紅外線垂直穿透它，則能量衰減的量為：i=i0e-kcl(比爾定律)

式中：i--被介質(zhì)吸收的輻射強(qiáng)度；

i0--紅外線通過(guò)介質(zhì)前的輻射強(qiáng)度；

k--待分析組分對(duì)輻射波段的吸收系數(shù)；

c--待分析組分的氣體濃度；

l--氣室長(zhǎng)度(赦測(cè)氣體層的厚度)

對(duì)于一臺(tái)制造好了的紅外線氣體分析儀，其測(cè)量組分已定，即待分析組分對(duì)輻射波段的吸收系數(shù)k一定；紅外光源已定，即紅外線通過(guò)介質(zhì)前的輻射強(qiáng)度i0一定；氣室長(zhǎng)度l一定。從比爾定律可以看出：通過(guò)測(cè)量輻射能量的衰減i，就可確定待分析組分的濃度c了。

紅外線氣體分析儀原理

二氧化碳分析儀由兩個(gè)獨(dú)立的光源分別產(chǎn)生兩束紅外線該射線束分別經(jīng)過(guò)調(diào)制器，成為5hz的射線。根據(jù)實(shí)際需要，射線可通過(guò)一濾光鏡減少背景氣體中其它吸收紅外線的氣體組分的干擾。

紅外線通過(guò)兩個(gè)氣室，一個(gè)是充以不斷流過(guò)的被測(cè)氣體的測(cè)量室，另一個(gè)是充以無(wú)吸收性質(zhì)的背景氣體的參比室。工作時(shí)，當(dāng)測(cè)量室內(nèi)被測(cè)氣體濃度變化時(shí)，吸收的紅外線光量發(fā)生相應(yīng)的變化，而基準(zhǔn)光束(參比室光束)的光量不發(fā)生變化。從二室出來(lái)的光量差通過(guò)檢測(cè)器，使檢測(cè)器產(chǎn)生壓力差，并變成電容檢測(cè)器的電信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)節(jié)電路放大處理后，送往顯示器以及總控的crt顯示。該輸出信號(hào)的大小與被淵組分濃度成比例。

兩個(gè)接收室中間用一個(gè)薄的金屬膜隔開(kāi)，在兩測(cè)壓力不同時(shí)膜片可以變形產(chǎn)生位移，膜片的一側(cè)放一個(gè)固定的圓盤(pán)型電極?？蓜?dòng)膜片與固定電極構(gòu)成了一個(gè)電容變進(jìn)器的兩極。整個(gè)結(jié)構(gòu)保持嚴(yán)格的密封，兩接收氣室內(nèi)的氣體為動(dòng)片薄膜隔開(kāi)，但在結(jié)構(gòu)上安置一個(gè)大小為百分之幾毫米的小孔，以使兩邊的氣體靜態(tài)平衡。輻射光束通過(guò)參比室、測(cè)量室后，進(jìn)入檢測(cè)器的接收室。

被接收室里的氣體吸收，氣體溫度升高，氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，產(chǎn)生的熱膨脹形成的壓力增大。當(dāng)測(cè)量室內(nèi)通入零點(diǎn)氣(n2)時(shí)，來(lái)自兩氣室的光能平衡，兩邊的壓力相等，動(dòng)片薄膜維持在平衡位置，檢測(cè)器輸出為零。當(dāng)測(cè)量室內(nèi)通入樣氣時(shí)，測(cè)量邊進(jìn)入接收室的光能低于參比邊的，使測(cè)量邊的壓力減小，于是薄膜發(fā)生位移，故改變了兩極板問(wèn)的距離，也改變了電容量c。