红外线气体分析仪测量原理、误差分析及故障处(5)

发布时间:2021-06-06

和CH4干扰影响。

(2)干涉滤光片

滤光片是一种形式最简单的波长选择器,它是基于各种不同的光学现象(吸收、干涉、选择性反射、偏振等)而工作的,它仅使具有特征吸收波长的红外辐射通过。特点是通带很窄,滤波效果很好,它可以只让被测组分特征吸收波带的光能通过,通带以外的光能几乎全部滤除掉。厚度和体积小,不存在泄漏问题。一般干扰组分多时采用干涉滤光片。缺点是由于通带窄,透光率不高,到达检测器的光能小,灵敏度较低。

(五)检测器

红外线分析仪使用的检测器目前主要有四种:

(1)薄膜电容检测器

又叫作薄膜微音器,有金属薄膜动极和定极组成电容器,当接受气室内的气体压力受红外辐射能的影响而变化时,推动电容动片相对于定片移动,把被测组分的浓度变化转变成电容量的变化。

薄膜电容检测器是红外线分析仪长期使用的传统检测器,目前使用仍然很多,特点是温度变化影响小、选择性好、灵敏度高,但检测器必须要密封并按交流调制方式工作。缺点是金属薄膜易收机械振动的影响。接收气室如果漏气,哪怕是微漏也会导致检测器失效。

(2)微流量检测器

微流量检测器是一种利用敏感元件的热敏特性测量微小气体流量变化的新型检测器。其传感元件是两个微型热丝电阻和另外两个辅助电阻组成的惠斯通电桥。热丝电阻通电加热到一定温度,当有气体流过时,带走部分热量使热丝元件冷却,电阻变化,通过电桥转变成电压信号。

(3)光电导检测器

光电导检测器是利用半导体光电效应的原理制成的,当红外光照射到半导体元件上时,它吸收光子能量后使非导电性的价电子跃迁至高能量的导电带,从而降低了半导体的电阻,引起电导率的改变,所以又叫半导体检测器或光敏电阻。

(4)热电检测器

热电检测器是基于红外辐射产生热电效应的原理的一类检测器。一类是把多支热电偶串联在一起形成的热电堆检测器;另一类是热电晶体的热释电效应(晶体极化引起表面电荷转移)为机理的热释电检测器。

五、测量误差分析

1、背景气中干扰组分造成的测量误差

所谓干扰组分就是指与待测组分特征吸收波带有交叉或重叠的其他组分。为了消除干扰组分的干扰,准确检测待测组分的浓度,可采取多种措施,如设置滤波气室、或干涉滤光片,使这些干扰组分特征吸收波带的光在进入测量气室或检测器之前就被吸收掉,只让待测组分特征吸收波带的光通过。

水分干扰:水分广泛存在于工艺气体中,生产状态的变化,预处理运行的变化,环境温度、压力的变化,都会使进入分析仪中的气样的含水量发生变化。水分在1~9µm波长范围内几乎有连续的吸收带,其吸收带和许多组分特征吸收波带重叠在一起。当两者的吸收波带重叠时,即使采取前述措施,也难以消除水分干扰带来的测量误差。因为这些措施对水分和被测组分的作用是完全相同的,由于气样中水分的含量会随时变化,所以很难估计其对测量误差的影响。减少或降低水分对待测组分的干扰,目前的有效办法是在预处理系统中除水脱湿,降低气样的露点。常用的办法是采用带温控系统的冷却器降温除水。

近年来,为解决不同组分之间的交叉干扰和重叠干扰, 采用模块化多组分分析仪,模

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