Infračervený analyzátor plynů - Infrared gas analyzer

Návrh Koza Ishidy pro infračervený analyzátor plynů. Vidět tady
Diagram ukazující vlnovou délku, při které různé atmosférické plyny absorbují infračervené záření

An infračervený analyzátor plynů měří stopové plyny stanovením vstřebávání emitovaného infračervený světelný zdroj přes určité vzduch vzorek. Stopové plyny nalezené v zemské atmosféře se za určitých podmínek vzrušují vlnové délky nachází se v infračerveném rozsahu. Koncept této technologie lze chápat jako testování toho, kolik světla je absorbováno vzduchem. Různé molekuly ve vzduchu absorbují různé frekvence světla. Vzduch s velkým množstvím určitého plynu absorbuje více určité frekvence, což senzoru umožňuje hlásit vysokou koncentraci odpovídající molekuly.

Infračervené analyzátory plynů mají obvykle dvě komory, jedna je referenční komora, zatímco druhá komora je měřicí komora. Infračervené světlo je vyzařováno z nějakého typu zdroje na jednom konci komory, prochází řadou komor, které obsahují dané množství různých dotyčných plynů.

Principy činnosti

Návrh z roku 1975 (na obrázku výše) je a Nedisperzní infračervený senzor. Jedná se o první vylepšený analyzátor, který je schopen detekovat více než jednu složku vzorku plynu najednou. Dřívější analyzátory brzdila skutečnost, že konkrétní plyn má také nižší absorpční pásma v infračervené oblasti

Vynález z roku 1975 obsahuje tolik detektorů, kolik plynů je třeba měřit. Každý detektor má dvě komory, které mají opticky vyrovnaný infračervený zdroj a detektor a jsou naplněny jedním z plynů ve vzorku vzduchu, který má být analyzován. V optické dráze leží dvě buňky s průhlednými konci. Jeden obsahuje referenční plyn a druhý bude obsahovat plyn, který má být analyzován. Mezi infračerveným zdrojem a buňkami je modulátor, který přerušuje paprsky energie.

Výstup z každého detektoru je kombinován s výstupem z jakéhokoli jiného detektoru, který měří signál opačný k hlavnímu signálu každého detektoru. Množství signálu z jiných detektorů je množství, které vyrovná poměr celkového signálu, který odpovídá rušení. Tato interference je způsobena plyny s hlavním nižším absorpčním pásmem, které je stejné jako hlavní pásmo měřeného plynu.

Například pokud má analyzátor měřit kysličník uhelnatý a oxid uhličitý musí komory obsahovat určité množství těchto plynů. Infračervené světlo je emitováno a prochází vzorkovaným plynem, referenčním plynem se známou směsí dotyčných plynů a poté skrz "detektor "komory obsahující čisté formy dotyčných plynů. Když" detektorová "komora absorbuje část infračerveného záření, zahřívá se a rozpíná se. To způsobí nárůst tlak uvnitř uzavřené nádoby, kterou lze detekovat buď tlakem převodník nebo s podobným zařízením. Kombinace výstupních napětí z detekčních komor ze vzorku plynu může být poté porovnána s výstupními napětími z referenční komory.

Nejnovější infračervené analyzátory plynů

Stejně jako dřívější infračervené analyzátory plynů používají i moderní analyzátory nedisperzní infračervená technologie detekovat určitý plyn detekcí absorpce infračervených vlnových délek, která je pro tento plyn charakteristická. Infračervená energie je emitována z ohřátého vlákna. Optickým filtrováním energie je spektrum záření omezeno na absorpční pásmo měřeného plynu. Detektor měří energii poté, co infračervená energie prošla měřeným plynem. To je srovnáváno s energií za referenčních podmínek bez absorpce.

Mnoho analyzátorů je nástěnná zařízení určená k dlouhodobému bezobslužnému provozu monitorování plynu. Nyní existují analyzátory, které měří řadu plynů a jsou vysoce přenosné, aby byly vhodné pro širší škálu geovědních aplikací. Vysoce přesné analyzátory s rychlou odezvou se široce používají k měření emisí plynů a toků ekosystémů pomocí vířivá kovariance metoda při použití společně s rychlou odezvou sonický anemometr.

U některých analyzátorů je spolehlivost měření zvýšena kalibrací analyzátoru za referenčních podmínek a známé koncentrace rozpětí. Pokud by vzduch interferoval s měřením, je komora, ve které je umístěn zdroj energie, naplněna plynem, který nemá detekovatelnou koncentraci měřeného plynu. V závislosti na měřeném plynu lze použít čerstvý vzduch, chemicky stripovaný vzduch nebo dusík.

Reference


Viz také