Icke-dispersiv infraröd analysator
En icke-dispersiv infraröd sensor (NDIR ) är en enkel spektroskopisk sensor som ofta används som gasdetektor . Det kallas icke-dispersivt eftersom det inte innehåller en anordning som bryter ner strålningsspektrat - en dispersiv anordning, till exempel ett prisma som används i spektrografer [1] .
Hur det fungerar
Huvudkomponenterna i en icke-dispersiv gasanalysator är en infraröd källa , en provkammare, ett ljusfilter och en infraröd detektor. Infraröd strålning riktas genom provkammaren till detektorn. Ett ljusfilter är installerat framför detektorn eller framför kammaren med provet , som absorberar hela spektrumet, med undantag för de våglängder som kan absorbera molekylerna i gasen som bestäms.
Parallellt placeras en parallell optisk kanal i vilken det finns en annan kammare med en referensgas som inte absorberar i den infraröda delen av spektrumet, vanligtvis med kväve . Gasen som undersöks i provkammaren orsakar absorption av vissa våglängder som är inneboende i denna gass natur i enlighet med Bouguer-Lambert-Beer-lagen . Dämpningen av denna strålning mäts med en infraröd detektor, och koncentrationen av den studerade gasen i gasblandningen bestäms av graden av absorption.
I idealfallet absorberar inte molekyler av andra gaser ljus vid absorptionsvåglängderna för gasen som studeras och minskar inte mängden ljus som når detektorn, men viss korskänslighet (påverkan på mätningen av koncentrationen av gasen av intresse av andra gaser i gasblandningen) är oundviklig [2] .
Det infraröda strålningsflödet görs vanligtvis diskontinuerligt eller moduleras med hjälp av obturatorer så att termiska infraröda bakgrundssignaler kan subtraheras från den uppmätta optiska signalen [3] .
Icke-dispersiva infraröda analysatorer finns ofta i HVAC -system .
Konfigurationer med flera filter monterade på olika detektorer eller på en roterande trumma tillåter samtidiga mätningar vid flera utvalda våglängder.
Gaser och deras våglängder
- Syre (O2 ) - 0,763 µm [4] .
- Koldioxid (CO 2 - 4,26 mikron [5] ; 2,7 mikron, även 13 mikron [4] .
- Kolmonoxid - 4,67 mikron [5] ; 1,55 um; 2,33 um; 4,6 um; 4,8 µm, 5,9 µm [4] .
- Kväveoxid (II) (NO) - 5,3 mikron, NO 2 reduceras till NO, varefter de mäts tillsammans som NOx; NO absorberar även ultraviolett strålning vid 195-230 nm, NO 2 mäts vid 350-450 nm [6] i de fall där koncentrationen av NO 2 är känd för att vara låg, den senare ignoreras ofta och endast NO mäts; även vid 1,8 µm [4] .
- Kväveoxid (II) (NO2 ) ) - 6,17-6,43 mikron; 15,4–16,3 µm; 496 nm (UV) [4] .
- Kväveoxid (IV) (N 2 ) - 7,73 mikron (det finns en korskänslighet med NO 2 och SO 2 ) [7] [5] ; 1,52 um; 4,3 um; 4,4 µm, även cirka 8 µm [4] .
- Salpetersyra (HNO 3 ) - 5,81 µm [4] .
- Ammoniak (NH3 ) - 2,25 mikron, 3,03 mikron; 5,7 µm [4] .
- Svavelväte (H 2 S) - 1,57 mikron, 3,72 mikron, 3,83 mikron [4] .
- (S02 ) - 7,35 um; 19,25 µm [4] .
- Vätefluorid (HF) - 1,27 mikron; 1,33 µm [4] .
- Klorväte (HCl) - 3,4 mikron [4] .
- Vätebromid (HBr) - 1,34 mikron; 3,77 µm [4] .
- Jodväte (HI) - 4,39 µm [4] .
- Kolväten - 3,3-3,5 µm, CH-bindningsvibrationer [5] .
- (CH4 ) - 3,33 µm, 7,91 (±0,16) µm kan också användas [8] ; 1,3 um; 1,65 um; 2,3 um; 3,2-3,5 um; cirka 7,7 µm [4] .
- Acetylen ( C2H2 ) - 3,07 µm [4 ] .
- Propan ( C3H8 ) - 1,68 mikron ; 3,3 µm [4] .
- Klorometan (CH 3 Cl) - 3,29 µm [4] .
- Vatten (H2O ) - 1,94 mikron; 2,9 µm (CO 2 -korskänslighet ) [5] , 5,78±0,18 µm kan också användas för att eliminera CO 2 -korskänslighet [8] , 1,3 µm; 1,4 um; 1,8 µm [4] .
- Ozon (O 3 ) - 9,0 µm [5] , även 254 nm (UV) [4] .
- Väteperoxid (H 2 O 2 ) - 7,79 µm [4] .
- Blandningar av lägre alkoholer - 9,5 ± 0,45 mikron [8] .
- Formaldehyd (HCHO) - 3,6 mikron [4] .
- Myrsyra (HCOOH) - 8,98 mikron [4] .
- Karbonylsulfid (COS) - 4,87 µm [4] .
Anteckningar
- ↑ Dispersiva vågor . University of Saskatchewan . Akira Hirose. Hämtad 9 maj 2016. Arkiverad från originalet 4 april 2009. (obestämd)
- ↑ NDIR-gassensorljuskällor (ej tillgänglig länk) . Internationell ljusteknik . Hämtad 9 maj 2016. Arkiverad från originalet 5 december 2012. (obestämd)
- ↑ Seitz, Jason; Tong, Chenan. SNAA207 - LMP91051 NDIR CO2- gasdetektionssystem . — Texas Instruments, 2013.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Handbook of Gas Sensor Materials: Properties, Advantages and Shortcomings ... - Ghenadii - Google Korotc
- ↑ 1 2 3 4 5 6 Optiska filter öppnar upp nya användningsområden för MWIR, LWIR-system | funktioner | juli 2014 | Fotonik spektra . Hämtad 17 september 2017. Arkiverad från originalet 23 februari 2018. (obestämd)
- ↑ Arkiverad kopia (länk ej tillgänglig) . Hämtad 17 september 2017. Arkiverad från originalet 16 september 2017. (obestämd)
- ↑ Kontinuerlig infraröd analys av N2O i förbränningsprodukter (engelska) // JAPCA : journal. — Vol. 39 . - s. 721-726 . - doi : 10.1080/08940630.1989.10466559 .
- ↑ 1 2 3 Arkiverad kopia (länk ej tillgänglig) . Hämtad 17 september 2017. Arkiverad från originalet 24 februari 2018. (obestämd)
Länkar