ndir不分光紅外線吸收型

1、1非對稱分子(含有不同原子)可以在特定波長吸收紅外線能，這種特定的吸收定波長的吸收帶對于某種分子是確定的、標準的，稱為“物質指紋”。紅外線通過介質的能量變化服從比爾朗伯定律：Ea=E0(1eKCL)這里：Ea—吸收輻射能；E0—入射輻射能；C—介質濃度；L—氣室長度；K—消光系數(shù)。紅外線是某一定波段范圍內(nèi)的電磁波，當它向周圍傳遞過程中遇到特定介質時，將被介質吸收或透射。對于同一種原子構成的對稱雙原子分子，如O2、N2、H2等或單原子分子

2、如He、Ne等并不能產(chǎn)生吸收光譜。但不同原子構成，含有偶極矩分子能夠吸收特定波長的輻射波。目前，NDIR是公認的檢查CO和CO2最有效的分析手段。CO對波長為4.5~5.0μm范圍內(nèi)的紅外線具有吸收能力，吸收峰約為4.6μm。CO2吸收波長為4.0~4.5μm范圍內(nèi)的紅外線，吸收峰約為4.3μm。CO、CO2和水的紅外線吸收圖譜如圖所示。典型的NDIR分析儀配置如圖所示：3國外得到了迅速發(fā)展。主要表現(xiàn)在無機械調制裝置，采用新型紅外傳感器

3、及電調制光源，在儀器電路上采用了低功耗嵌入式系統(tǒng)，使得儀器在體積、功耗、性能、價格上具有以往儀器無法比擬的優(yōu)勢。二、NDIR氣體分析基本機理當紅外光通過待測氣體時，這些氣體分子對特定波長的紅外光有吸收，其吸收關系服從朗伯—比爾(LambertBeer)吸收定律。設入射光是平行光，其強度為I0，出出射光的強度為I，氣體介質的厚度為L。當由氣體介質中的分子數(shù)dN的吸收所造成的光強減弱為dI時，根據(jù)朗伯—比爾吸收定律：dII=KdN，式中K為

4、比例常數(shù)。經(jīng)積分得：lnI=KNα(1)，式中：N為吸收氣體介質的分子總數(shù)；α為積分常數(shù)。顯然有N∝cl，c為氣體濃度。則式(1)可寫成：式(2)表明，光強在氣體介質中隨濃度c以及厚度L按指數(shù)規(guī)律衰減。吸收系數(shù)取決于氣體特性，各種氣體的吸收系數(shù)μ互不相同。對同一氣體，μ則隨入射波長而變。若吸收介質中含i種吸收氣體，則式(2)應改為：因此對于多種混合氣體，為了分析特定組分，應該在傳感器或紅外光源前安裝一個適合分析氣體吸收波長的窄帶濾光片，

5、使傳感器的信號變化只反映被測氣體濃度變化。以CO2分析為例，紅外光源發(fā)射出120μm的紅外光，通過一定長度的氣室吸收后，經(jīng)過一個4.26μm波長的窄帶濾光片后，由紅外傳感器監(jiān)測透過4.26μm波長紅外光的強度，以此表示CO2氣體的濃度。三、電調制NDIR紅外氣體傳感器關鍵技術在設計傳感器的光學系統(tǒng)部分時，為了減少紅外傳感器微弱信號的衰減以及外界信號干擾，將前置放大電路也一并放在光學部件上，并采取了一定的電磁屏蔽措施。為了使氣體紅外吸收信

6、號具有較好的分辨率，在進行結構設計時，紅外光源、氣室、紅外探測器應設置在同一光軸上。此外為了使得信號足夠大，可以使用橢圓型或拋物線型反射鏡。紅外光源由穩(wěn)流供電，供電電壓和電流根據(jù)使用的光源不同而不同。工作時，傳感器根據(jù)預先設定的調制頻率發(fā)出周期性的紅外光，紅外光源發(fā)出的紅外光通過窗口材料入射到測量氣室，測量氣室由采樣氣泵連續(xù)將被測氣體通入測量氣室，氣體吸收特定波長的紅外光，透過測量氣室的紅外光由紅外探測器探測。由于調制紅外光的作用紅外傳

7、感器輸出交流的電信號，通過其后的前置放大電路放大后再一次經(jīng)過高精密放大整流電路，得到一個與被測氣體濃度相對應的直流信號送入測控系統(tǒng)處理。紅外傳感器內(nèi)有溫度傳感器探測其工作環(huán)境溫度。紅外傳感器信號經(jīng)過測控系統(tǒng)，并經(jīng)數(shù)字濾波、線性插值及溫度補償?shù)溶浖幚砗?，給出氣體濃度測量值。采用了以下關鍵技術：1.紅外光源及其調制pulsIR，reflectIR等新型電調制紅外光源等，升降溫速度很快，紅外光源發(fā)射窗口上安裝有透明窗，一方面可以保證發(fā)射的紅