氣體(ti)分析儀原(yuan)理(li)以及種類

原理(li)

主要(yao)利用氣體(ti)傳感(gan)器(qi)來檢測(ce)環境(jing)中存在(zai)的氣體(ti)種類，氣體(ti)傳感(gan)器(qi)是(shi)用來檢測(ce)氣體(ti)的成份和含量(liang)的(de)傳感(gan)器(qi)。般(ban)認(ren)為，氣體(ti)傳感(gan)器(qi)的(de)定義(yi)是(shi)以檢測(ce)目(mu)標(biao)為分類基礎的，也就(jiu)是(shi)說，凡(fan)是(shi)用於檢測(ce)氣體(ti)成份和濃度的傳(chuan)感(gan)器(qi)都(dou)稱作氣體(ti)傳感(gan)器(qi)，不(bu)管它(ta)是(shi)用物(wu)理(li)方法(fa)，還(hai)是(shi)用化(hua)學方法。比如(ru)，檢測(ce)氣體(ti)流(liu)量(liang)的(de)傳感(gan)器(qi)不(bu)被看(kan)作(zuo)氣體(ti)傳感(gan)器(qi)，但(dan)是(shi)熱(re)導(dao)式氣體(ti)分析儀卻(que)屬(shu)於重(zhong)要(yao)的氣體(ti)傳感(gan)器(qi)，盡(jin)管它(ta)們(men)有(you)時(shi)使(shi)用大(da)體致(zhi)的檢測(ce)原(yuan)理(li)

種類

熱(re)導(dao)式

種物(wu)理(li)類的氣體(ti)分析儀表(biao)。它(ta)根(gen)據不同(tong)氣體(ti)具(ju)有(you)不同(tong)熱(re)傳導(dao)能力的(de)原理(li)，通過(guo)測(ce)定混合氣體(ti)導(dao)熱(re)系數來

推算(suan)其(qi)中(zhong)某些(xie)組(zu)分(fen)的含量(liang)。這(zhe)種分(fen)析儀表(biao)簡(jian)單(dan)可靠(kao),適(shi)用的(de)氣體(ti)種類較多,是(shi)種基(ji)本的(de)分(fen)析儀表(biao)。但(dan)直(zhi)接(jie)測(ce)量(liang)氣體(ti)的導(dao)熱(re)系數困(kun)難(nan)，所(suo)以實(shi)際(ji)上(shang)常把(ba)氣體(ti)導(dao)熱(re)系數的變(bian)化轉(zhuan)換(huan)為電(dian)阻的變(bian)化，再(zai)用電(dian)橋(qiao)來測(ce)定。熱(re)導(dao)式氣體(ti)分析儀的(de)熱(re)敏元件主要(yao)有(you)半導(dao)體敏感(gan)元(yuan)件和金屬(shu)電(dian)阻絲兩(liang)類。半導(dao)體敏感(gan)元(yuan)件體積(ji)小(xiao)、熱(re)慣(guan)性(xing)小(xiao)，電(dian)阻溫度(du)系數大,所(suo)以靈(ling)敏度,時(shi)間滯(zhi)後(hou)小(xiao)。在(zai)鉑線(xian)圈上(shang)燒(shao)結珠形(xing)金屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)作為敏感(gan)元(yuan)件，再(zai)在(zai)內(nei)電(dian)阻、發熱(re)量(liang)均(jun)相等的同(tong)樣鉑(bo)線(xian)圈上(shang)繞(rao)結(jie)對(dui)氣體(ti)無反應的(de)材(cai)料(liao)作(zuo)為補償(chang)用元(yuan)件。這(zhe)兩(liang)種元(yuan)件作為兩臂(bi)構(gou)成電(dian)橋(qiao)電(dian)路(lu)，即是(shi)測(ce)量(liang)回路(lu)。半導(dao)體金屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)敏感(gan)元(yuan)件吸附被測(ce)氣體(ti)時(shi)，電(dian)導(dao)率和熱(re)導(dao)率即發(fa)生(sheng)變(bian)化，元(yuan)件的散(san)熱(re)狀態也(ye)隨(sui)之(zhi)變(bian)化。元(yuan)件溫度(du)變(bian)化使(shi)鉑(bo)線(xian)圈的(de)電(dian)阻變(bian)化，電(dian)橋(qiao)遂有(you)不平衡(heng)電(dian)壓(ya)輸出(chu)，據此可檢測(ce)氣體(ti)的濃度。熱(re)導(dao)式氣體(ti)分析儀的(de)應用範(fan)圍(wei)很(hen)廣(guang)，除(chu)通常用來分(fen)析氫(qing)氣、氨(an)氣、二(er)氧(yang)化(hua)碳、二(er)氧(yang)化(hua)硫(liu)和低濃度可燃性(xing)氣體(ti)含量(liang)外(wai)，還(hai)可作為色譜分(fen)析儀中(zhong)的(de)檢測(ce)器(qi)用以分(fen)析其他成分。 [1]

熱(re)磁(ci)式

熱(re)磁(ci)式氧(yang)分(fen)析儀

其原(yuan)理(li)是(shi)利用煙(yan)氣組(zu)分中氧(yang)氣的(de)磁(ci)化率特別這(zhe)物(wu)理(li)特性(xing)來測(ce)定煙(yan)氣中(zhong)含氧(yang)量(liang)。氧(yang)氣為順磁(ci)性(xing)氣體(ti)（氣體(ti)能被磁(ci)場(chang)所(suo)吸引的(de)稱為順磁(ci)性(xing)氣體(ti)），在(zai)不均(jun)勻磁(ci)場(chang)中(zhong)受(shou)到吸引而(er)流(liu)向磁(ci)場(chang)較(jiao)強處。在(zai)該處設有(you)加(jia)熱(re)絲，使此(ci)處氧(yang)的(de)溫度(du)升(sheng)而磁(ci)化率下降，因(yin)而磁(ci)場(chang)吸引力減(jian)小(xiao)，受(shou)後(hou)面(mian)磁(ci)化率較的未(wei)被(bei)加(jia)熱(re)的氧(yang)氣分(fen)子推擠而排(pai)出磁(ci)場(chang)，由(you)此(ci)成“熱(re)磁(ci)對流(liu)"或(huo)“磁(ci)風"現(xian)象。在(zai)定的氣樣(yang)壓力、溫度(du)和流(liu)量(liang)下，通過(guo)測(ce)量(liang)磁(ci)風大(da)小(xiao)就(jiu)可測(ce)得(de)氣樣(yang)中氧(yang)氣含量(liang)。由(you)於熱(re)敏元件（鉑絲(si)）既(ji)作為不平衡(heng)電(dian)橋(qiao)的兩(liang)個(ge)橋臂電(dian)阻，又作(zuo)為加(jia)熱(re)電(dian)阻絲，在(zai)磁(ci)風的(de)作用下出現(xian)溫度(du)梯(ti)度(du)，即氣側(ce)橋臂的溫度(du)低於出(chu)氣側(ce)橋臂的溫度(du)。不平衡(heng)電(dian)橋(qiao)將(jiang)隨(sui)著(zhe)氣樣(yang)中氧(yang)氣含量(liang)的(de)不同，輸(shu)出(chu)相應的(de)電(dian)壓(ya)值(zhi)。

熱(re)磁(ci)式氧(yang)分(fen)析儀具(ju)有(you)結構(gou)簡單(dan)、便(bian)於制(zhi)和調(tiao)整等優(you)點。

電(dian)化(hua)學式

種化(hua)學類的氣體(ti)分析儀表(biao)。它(ta)根(gen)據化學反應所(suo)引起(qi)的離(li)子(zi)量(liang)的(de)變(bian)化或(huo)電(dian)流(liu)變(bian)化來測(ce)量(liang)氣體(ti)成分。為了提(ti)選(xuan)擇性(xing)，防止測(ce)量(liang)電(dian)表(biao)面沾(zhan)汙(wu)和保持電(dian)解(jie)液性(xing)能，般采(cai)用隔膜結(jie)構(gou)。常用的(de)電(dian)化(hua)學式分析儀有(you)定電(dian)位電(dian)解(jie)式和伽伐尼(ni)電(dian)池(chi)式兩種。定電(dian)位電(dian)解(jie)式分析儀的(de)作(zuo)原理(li)是(shi)在(zai)電(dian)上(shang)施加(jia)特定電(dian)位，被測(ce)氣體(ti)在(zai)電(dian)表(biao)面就(jiu)產生(sheng)電(dian)解(jie)作(zuo)用，只(zhi)要(yao)測(ce)量(liang)加(jia)在(zai)電(dian)上(shang)的電(dian)位，即可確定被測(ce)氣體(ti)*的電(dian)解(jie)電(dian)位，從而(er)使(shi)儀表(biao)具(ju)有(you)選(xuan)擇識(shi)別(bie)被(bei)測(ce)氣體(ti)的能力。伽伐尼(ni)電(dian)池(chi)式分析儀是(shi)將(jiang)透過隔膜而(er)擴(kuo)散到電(dian)解(jie)液中的(de)被測(ce)氣體(ti)電(dian)解(jie)，測(ce)量(liang)所(suo)形(xing)成的電(dian)解(jie)電(dian)流(liu)，就能(neng)確定被測(ce)氣體(ti)的濃度。通過選(xuan)擇不(bu)同(tong)的(de)電(dian)材(cai)料(liao)和電(dian)解(jie)液來改(gai)變(bian)電(dian)表(biao)面的(de)內(nei)電(dian)壓(ya)從而(er)實(shi)現(xian)對具(ju)有(you)不同(tong)電(dian)解(jie)電(dian)位的氣體(ti)的選(xuan)擇性(xing)。 [2]

紅(hong)外線(xian)吸收(shou)式

根(gen)據不同(tong)組(zu)分氣體(ti)對不同波長的(de)紅外(wai)線(xian)具(ju)有(you)選(xuan)擇性(xing)吸收(shou)的(de)特(te)性(xing)而作的(de)分析儀表(biao)。測(ce)量(liang)這(zhe)種吸收(shou)光(guang)譜可判別出氣體(ti)的種類；測(ce)量(liang)吸收(shou)強度(du)可確定被測(ce)氣體(ti)的濃度。紅外線(xian)分析儀的(de)使(shi)用範(fan)圍(wei)寬，不(bu)僅可分析氣體(ti)成分，也(ye)可分析溶液成分，且靈(ling)敏度較(jiao)，反應迅速,能(neng)在(zai)線(xian)連續示(shi),也可組成調(tiao)節系(xi)統(tong)。業上(shang)常用的(de)紅外(wai)線(xian)氣體(ti)分析儀的(de)檢測(ce)分(fen)由(you)兩(liang)個(ge)並列的結構相同的光(guang)學系統(tong)組成。

個(ge)是(shi)測(ce)量(liang)室(shi)，個(ge)是(shi)參(can)比室。兩(liang)室通過(guo)切(qie)光(guang)板以定周期同(tong)時(shi)或(huo)交替(ti)開閉(bi)光(guang)路(lu)。在(zai)測(ce)量(liang)室(shi)中導(dao)入(ru)被測(ce)氣體(ti)後(hou)，具(ju)有(you)被測(ce)氣體(ti)*波長的(de)光(guang)被吸收(shou)，從(cong)而(er)使(shi)透(tou)過測(ce)量(liang)室(shi)這(zhe)光(guang)路(lu)而入(ru)紅外(wai)線(xian)接(jie)收(shou)氣室(shi)的光(guang)通量(liang)減(jian)少(shao)。氣體(ti)濃度越，入(ru)到紅外(wai)線(xian)接(jie)收(shou)氣室(shi)的光(guang)通量(liang)就(jiu)越少(shao)；而透(tou)過(guo)參比室的(de)光(guang)通量(liang)是(shi)定的，入(ru)到紅外(wai)線(xian)接(jie)收(shou)氣室(shi)的光(guang)通量(liang)也(ye)定。因此，被測(ce)氣體(ti)濃度越，透過(guo)測(ce)量(liang)室(shi)和參比室的(de)光(guang)通量(liang)差(cha)值(zhi)就(jiu)越大。這(zhe)個(ge)光(guang)通量(liang)差(cha)值(zhi)是(shi)以定周期振(zhen)動的振(zhen)幅投(tou)射到紅外(wai)線(xian)接(jie)收(shou)氣室(shi)的。接(jie)收(shou)氣室(shi)用幾(ji)微(wei)米(mi)厚的(de)金屬(shu)薄(bo)膜分(fen)隔為兩半，室(shi)內(nei)封(feng)有(you)濃度(du)較大(da)的被測(ce)組(zu)分(fen)氣體(ti)，在(zai)吸收(shou)波長範(fan)圍(wei)內(nei)能(neng)將(jiang)射入(ru)的紅(hong)外線(xian)吸收(shou)，從(cong)而(er)使(shi)脈(mai)動的(de)光(guang)通量(liang)變(bian)為溫度(du)的周期變(bian)化，再(zai)可根(gen)據氣態(tai)方程使溫度(du)的變(bian)化轉(zhuan)換(huan)為壓力的(de)變(bian)化，然後(hou)用電(dian)容(rong)式傳感(gan)器(qi)來檢測(ce)，經(jing)過(guo)放(fang)大處理(li)後(hou)示(shi)出被(bei)測(ce)氣體(ti)濃度。除(chu)用電(dian)容(rong)式傳感(gan)器(qi)外(wai)，也可用直(zhi)接(jie)檢測(ce)紅(hong)外(wai)線(xian)的量(liang)子(zi)式紅外(wai)線(xian)傳感(gan)器(qi)，並(bing)采用紅(hong)外幹涉濾(lv)光(guang)片行(xing)波長選(xuan)擇和配以可調(tiao)激(ji)光(guang)器作(zuo)光(guang)源(yuan)，形(xing)成種嶄新的固(gu)體式紅外(wai)氣體(ti)分析儀。這(zhe)種分(fen)析儀只(zhi)用個(ge)光(guang)源(yuan)、個(ge)測(ce)量(liang)室(shi)、個(ge)紅外線(xian)傳感(gan)器(qi)就(jiu)能成氣體(ti)濃度的測(ce)量(liang)。此(ci)外，若(ruo)采用裝有(you)多個(ge)不同波長的(de)濾(lv)光(guang)盤(pan)，則(ze)能(neng)同時(shi)分(fen)別測(ce)定多組分氣體(ti)中的各種氣體(ti)的濃度。

與紅外線(xian)分析儀原(yuan)理(li)相似的(de)還(hai)有(you)紫(zi)外線(xian)分析儀、光(guang)電(dian)比色分析儀等，在(zai)業上(shang)也用得(de)較多(duo)。

非(fei)分散(san)紅(hong)外分(fen)析

非分散(san)紅外(wai)分(fen)析同時(shi)采(cai)用窄(zhai)帶(dai)濾(lv)光(guang)片和氣體(ti)過濾(lv)相關法兩(liang)種非(fei)色散光(guang)譜分(fen)析術結合，適合(he)於氣體(ti)不同的測(ce)量(liang)範(fan)圍(wei)要(yao)求。

過濾(lv)相關法能(neng)夠(gou)測(ce)量(liang)低量(liang)程(cheng)氣體(ti)並有(you)效(xiao)避免交(jiao)叉幹擾，這(zhe)種*術(shu)能消(xiao)除(chu)弱吸收(shou)氣體(ti)如(ru)CO和吸收(shou)氣體(ti)CO2交叉幹擾。

熱(re)源(yuan)發(fa)出(chu)的(de)紅(hong)外光(guang)被旋(xuan)轉過(guo)濾(lv)器過(guo)濾(lv)，導(dao)致(zhi)系列脈沖信號直(zhi)接(jie)通(tong)過包(bao)含樣(yang)本氣體(ti)的單(dan)元，當(dang)過濾(lv)器輪(lun)旋(xuan)轉(zhuan)時(shi)固(gu)態檢測(ce)器(qi)反映(ying)出(chu)信號(hao)變(bian)化並(bing)將(jiang)信號放(fang)大輸(shu)出以及顯示(shi)