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朱振刚 日记

色谱仪,光谱仪,红外线分析器制造

 
 
 

日志

 
 

红外气体传感器  

2012-12-21 22:41:38|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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德国HEIMANN热电堆双通道NO一氧化氮探测器
HTS E21 F3.91/5.3
双通道气体分析烧电堆探测器,测量NO,可用于准确测量情况中的NO浓度。NO通道波长5.3um,参考通道波长3.91um.可定做其他波长


举荐电路电调制非分光红外(NDIR)气体传感器 本文介绍一种采用电调制红外光源的新型红外气体传感器。该传感器经由过程采用电调制红外光源,省却了传统方法中的机械调制部件;同时采用了高精度干与滤光片一体化红别传感器以及单光束双波长技巧,配合易拆卸的镀金气室及数据采集系统,可以实现SO2、NO、CO2、CO、CH4、N2O等气体的实时测量。一前言NDIR红外气体分析仪作为一种快速、准确的气体分析技巧,出格持续污染物监测系统(CEMS)以及机动车尾气检测操作中十分广泛。国内NDIR气体分析仪的重要厂家大年夜都采用国际上八十年月初的红外气体分析方法,如采用镍锘丝作为红外光源、采用电机机械调制红外光、采用薄膜电容微音器或InSb等作为传感器等。因为采用电机机械调制,仪器功耗大年夜,且安靖性差,仪器造价也很高。同时采用薄膜电容微音器作为传感使得仪器对震动十分敏感,是以不合适便携测量。跟着红外光源、传感器及电子技巧的成长,NDIR红外气体传感器在国外获得了迅速的成长。重要表此刻无机械调制装配,采用新型红别传感器及电调制光源,在仪器电路上采用了低功耗嵌进式系统,使得仪器在体积、功耗、机能、价格上具有以往仪器无法对比的优势。二NDIR气体分析根本机理    当红外光经由过程待测气体时,这些气体分子对特定波长的红外光有吸收,其吸收关系屈就朗伯--比尔(Lambert-Beer)吸收定律。设进射光是平行光,其强度为I0,出射光的强度为I,气体介质的厚度为L。当由气体介质中的分子数dN的吸收所造成的光强削弱为dI时,按照朗伯--比尔吸收定律:dI/I=-KdN,式中K为比例常数。经积分得:lnI=-KN+α  (1) , 式中:N为吸收气体介质的分子总数;α为积分常数。显然有N∝cl,c为气体浓度。则式(1)可写成:           I=exp(α)exp(-KN)=exp(α)exp(-μcL)=I0exp(-μcL)    (2)图1:NDIR红外气体分析示意图式(2)剖明,光强在气体介质中随浓度c及厚度L按指数纪律衰减。吸收系数取决于气体特征,各类气体的吸收系数μ互不类似。对统一气体,μ则随进射波长而变。若吸收介质中含i种吸收气体,则式(2)应改为:I=I0exp(-l∑μici)       (3)是以对于多种混杂气体,为了分析特定    组分,理当在传感器或红外光源前安装一个合适分析气体吸收波长的窄带滤光片,使传感器的旌旗灯号变换只回响被测气体浓度变换。图1为NDIR红外气体分析事理图:以 CO2分析为例,红外光源发射出1-20um的红外光,经由过程必定长度的气室吸收后,经由一个4.26μm波长的窄带滤光片后,由红别传感器监测透过4.26um波长红外光的强度,以此浮现CO2气体的浓度, 三 电调制NDIR红外气体传感器要害技巧在设计传感器的光学系统部门时,为了削减红别传感器微弱旌旗灯号的衰减以及外界旌旗灯号干扰,将前置放大年夜电路也一并放在光学部件上,并采用了必定的电磁屏障措施。为了赌气体红外吸收旌旗灯号具有较好的分辨率,在进行结构设计时,红外光源、气室、红外探测器应设置在统一光轴上。此外为了使得旌旗灯号足够大年夜,可以应用椭圆型或抛物线型反射镜。红外光源由稳流供电,供电电压和电流按照应用的光源分歧而分歧。工作时,传感器按照预先设定的调制频率发出周期性的红外光,红外光源发出的红外光经由过程窗口材料进射到测量气室,测量气室由采样气泵持续将被测气体通进测量气室,气体吸收特定波长的红外光,透过测量气室的红外光由红外探测器探测。因为调制红外光的浸染红别传感器输出交换的电旌旗灯号,经由过程厥后的前置放大年夜电路放大年夜后在一次经由高慎密放大年夜整流电路,获得一个与被测气体浓度对应的直流旌旗灯号送进测控系统处置惩罚。红别传感器内有温度传感器探测其工作情况温度。红别传感器旌旗灯号经由测控系统,并经数字滤波、线性插值及温度抵偿等软件处置惩罚后,给出气体浓度测量值。采用了以下要害技巧:1.红外光源及其调制pulsIR,reflectIR等新型电调制红外光源等,升降温速度很快.红外光源发射窗口上安装有透明窗,一方面可以保证发射的红外光波长在特定领域内,合适于对通例的气体如CO2、CO、CH4、NO、SO2等气体进行测量。此外也可以禁止外界情况对光源温度的影响。2.镀膜气室采用气室与外支撑分袂的结构,安装时只需将气室固定安装在支撑结构的中心即可。此种结构设计保证了该部件易于装卸﹑更调;同时因为与外支撑分袂,进一步减小了外界前提的影响,使仪器能适应复杂情况下工作。此外原本一些需要较长气室的传感器,采用以往方法加工镀膜工艺十分艰辛,采用此法后将十分等闲,成本也将大年夜大年夜降低。传统气室采用了与外支撑一体化设计,具有建造等闲﹑安装利便等利益,但受外界温度波动影响较大年夜;其次,因为被分析气体成分复杂,具有必定的蜕化性,如SO2﹑NOx等,长时刻应用后气室极易被污染,直接影响测量精度。3.红外探测器红外探测器,NDIR气体传感器的焦点部件,测量精度很大年夜程度取决于传感器的机能凹凸。本研究采用高敏锐度红别传感器,例如HTS E21 F3.91/F4.26,在其封装上固定安装有针对分歧气体的窄带干与滤光片,可以实现对分歧气体的测量。为了确保红外探测器获得较强的安靖旌旗灯号,可以设计一种红外探测器定向轴,即使在前置放大年夜板上焊接的红外探测器地位有必定的误差,本传感器也可确保与红外光源亲善室位于统一光学中心轴上。红外探测器吸收红外光产生的旌旗灯号十分微弱,极易受外界的干扰,是以安靖靠得住的前置放大年夜电路是要害,最好采用高慎密、低飘移的模仿放大年夜电路,并采用窄带滤波电路。前置放大年夜电路具有精度高、漂移小、响应快的特点。前置放大年夜出来的旌旗灯号经由过程二级放大年夜电路,直接输出一个与气体浓度对应旌旗灯号,并送进测控系统,经由过程非线性校订和抵偿后获得气体浓度。4、 传感器测控系统为了实现NDIR气体传感器的测量、独霸以及主动标定等功效,需要一个合适的微独霸器来治理传感器。传感器测控系统经由过程采集红外输出旌旗灯号及测量尺度气体曲线,采用非线性校订算法可以直接获得测量气体的浓度。经由过程采用以上技巧,NDIR红外气体传感器的结构比以往仪器将大年夜大年夜简化,仪器功耗也大年夜幅度降低(只有以往的1/4),传感器的成本也不到以往技巧的1/4。此类传感器可以实现模块化和尺度化,是以加倍合适在我国广泛应用。

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