红外线气体分析仪测量原理、误差分析及故障处(4)

发布时间:2021-06-06

典型的红外线辐射源是由镍铬合金或钨丝绕制成的螺旋丝,用低电压源加热,温度升至600~800℃之间发出暗红色光,发射出0.7~7μm的连续波长的红外光。

(二)反射体和切光(频率调制)装置

(1)反射体

反射体的作用主要是保证红外光以平行的形式发射,减少因折射造成的能量损失。因此对反射体的反射面要求很高,表面不易氧化且反射效率高。反射体一般采用平面镜或抛物面镜。

(2)切光(频率调制)装置

切光装置包括切光片和同步电机,切光片由同步电机(切光马达)带动,作用是把光源发出的红外光变成断续的光,即对红外光进行频率调制。调制的目的是使检测器产生的信号为交流信号,便于放大器放大,同时改善检测器的响应时间特性,理论和实践表明:切光频率一般应取在5~15HZ范围内。

常见的光源和切光片为下图所示:

1-反光镜;2-光源;3-切光片;4-同步电机

(三)气室和窗口材料(晶片)

(1)测量气室和参比气室

测量气室和参比气室的结构基本相同,外形都是圆筒形,筒的两端用晶片密封。也有测量气室和参比气室各占一半的“单筒隔半”型结构。测量气室连续地通过被测气体,参比气室完全密封并充有中性气体(多为N2)。

(2)窗口材料(晶片)

晶片通常装在气室两端,要求必须保证整个气室的气密性,具有较高的透光率,同时也能起到部分滤光的作用。因此,晶片应有高的机械强度,对特定的波长段有较高的“透明度”,还要耐腐蚀、潮湿、抗温度变化的影响等。窗口所使用的晶片材料大多为氟化钙(CaF2)和熔融石英晶片。

晶片上沾染灰尘、污物、起毛等都会使仪表的灵敏度下降,测量误差和零点漂移增大。因此,必须保持晶片的清洁,可用擦镜纸或绸布擦拭,注意不能用手指接触晶片表面。

(四)滤光元件

红外光是所谓的广谱辐射,比被测组分的吸收波段要宽得多,此外被测组分的吸收波段与样气中某些组分的吸收波段往往会发生交叉甚至重叠,从而对测量带来干扰。因此必须对红外光进行过滤处理,即滤光或滤波,常用的滤光元件有滤波气室和干涉滤光片两种。

(1)滤波气室

早期红外采用,现在仍然使用,滤波气室和参比气室的结构一样,但长度要短。滤波气室内部充有干扰组分气体,吸收其相应的红外能量以抵消(或减少)被测气体中干扰组分的影响。例如CO分析仪的滤波气室内填充适当浓度的CO2和CH4,可以将光源中对应于这两种气体的红外波长吸收掉,使光源中不再含有这些波长的辐射,就会消除测量气室中的CO

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