红外气体检测分析技术
发布时间：2021-12-23 来源：网络 阅读次数：838 分享到：
红外线是人们按照波长划定的一段光谱范围。红外线本身也是属于光的范畴，只是它的波长大于人眼能够感知的光波长，所以在我们生活中看不到红外线，但是我们可以感觉得到，如离的很远就能感觉发热物体的热量，这就是发热物体发出的红外线照射到我们身体上产生的效果。
物质对光的吸收现象很早就受到了科学家的注意并进行了研究，科学家确认了不同物质只对特定波长的光有吸收，并且确定了吸收特性和数学计算公式。做为物质的各种气体当然对光线有吸收，气体的吸收光线波长不只一个，可能对应几个不同的波长。而在中红外波长这段光谱范围内吸收最强，因为吸收强就意味着容易被检测，所以大部分红外线气体分析都确定在这个光谱段内检测分析。
一般说的红外气体分析仪，都是使用的辐射光源。这种光源是利用特殊材料制作的，特点是利用电能把它加热到一定的温度物质就向外发射红外光。这种光源的使用材料容易得到，制作也相对简单成本不高，而且这种光源发出的红外光的光谱性能稳定能满足要求，因此被广泛采用。这种光源发出的光谱是连续的一段红外光谱，不是单一的红外光谱，用它照射气体后穿过气体射出的红外线强度不能直接用探测器检测，因为气体只是吸收了很窄的一段波长的光，而光源发出的大部分波长的光没有被吸收，所以探测器是无法准确检测到光的衰减量的。
因此需要在射出光与探测器之间增加一个滤光片，滤光片的作用是只允许有吸收的那个很窄的光通过，把其它的光全部阻挡住。这样探测器的检测结果就只反映了该气体吸收光的情况，也就可以推算出气体的浓度了。现在的探测器基本上都是工业生产的成品了，在生产中就已经把要求的滤光片加到探测器的窗口上了，加有不同的波长滤光片就标注检测不同的气体型号，方便了设计气体分析仪表的选择使用。
红外线气体检测仪是一种采用专用的红外气体分析技术，具有高精度、高分辨率、长寿命、易维护等特点的便携式气体检测仪。这种红外线气体检测在众多行业中都有着非常广泛的应用，易燃易爆气体、有毒有害气体浓度的检测历来对安全生产具有重要的意义。其中的红外吸收光谱不仅应用于气体浓度的测量，还广泛应用于从特征吸收来识别不同分子的结构。且灵敏度较高，反应迅速,能在线连续指示,也可组成调节系统。
工业上常用的红外线气体检测仪的检测部分由两个并列的结构相同的光学系统组成。一个是测量室，一个是参比室。两室通过切光板以一定周期同时或交替开闭光路。在测量室中导入被测气体后，具有被测气体特有波长的光被吸收，从而使透过测量室这一光路而进入红外线接收气室的光通量减少。气体浓度越高，进入到红外线接收气室的光通量就越少;而透过参比室的光通量是一定的，进入到红外线接收气室的光通量也一定。因此，被测气体浓度越高，透过测量室和参比室的光通量差值就越大。这个光通量差值是以一定周期振动的振幅投射到红外线接收气室的。
接收气室用几微米厚的金属薄膜分隔为两半部，室内封有浓度较大的被测组分气体，在吸收波长范围内能将射入的红外线全部吸收，从而使脉动的光通量变为温度的周期变化，再可根据气态方程使温度的变化转换为压力的变化，然后用电容式传感器来检测，经过放大处理后指示出被测气体浓度。除用电容式传感器外，也可用直接检测红外线的量子式红外线传感器，并采用红外干涉滤光片进行波长选择和配以可调激光器作光源，形成一种崭新的全固体式红外气体检测仪。这种检测仪只用一个光源、一个测量室、一个红外线传感器就能完成气体浓度的测量。此外，若采用装有多个不同波长的滤光盘，则能同时分别测定多组分气体中的各种气体的浓度。
气体检测可谓是相当的重要，尤其是面对于如今的雾霾天气不断的影响着人们的生活，为了我们的环境家园我们必须要重视。针对于气体检测仪的种类有很多，我们在选择的时候一定要注意对应相关的种类选购。对于红外线气体检测仪的应用范围还是比较广的，对于在检测各种的易燃易爆、二氧化碳气体等都是效果非常的好的，具有精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、不依赖与氧气、受环境干扰因素较少、寿命长等显著优势，占领更广泛的行业市场。
红外气体传感器基于不同气体分子的选择吸收特性，对气体浓度和吸收强度进行鉴别，并确定出其浓度。它有使用寿命长、高灵敏度、稳定性好等的优点。目前被广泛运用于石油、工矿开采、大气污染等领域，目前在市场上的占有位置正处于逐年增高的状态。如此受欢迎的红外气体传感器，它的检测原理是什么呢？
红外传感器气体检测原理
红外传感器气体检测基于物理变化原理，对不同物质分子对光线也有着不同的吸收能力。 分子中的电子总是处在某一种运动状态中，每一种状态都具有一定的能量，属于一定的能级。 电子由于受到光、热、电的激发，从一个能级转移到另一个能级，称为跃迁。当这些电子吸收了外来辐射的能量，就从一个能量较低的能级跃迁到另一个能量较高的能级。由于分子内部运动所牵涉到的能级变化比较复杂，分子吸收光谱也就比较复杂。在分子内部除了电子运动状态之外，还有核间的相对运动，即核的振动和分子绕重心的转动。而振动能和转动能，按量子力学计算是不连续的，即具有量子化的性质。所以，一个分子吸收了外来辐射之后，它的能量变化△E为其振动能变化△Ev、转动能变化△Er以及电子运动能量变化△Ee的总和。
物质对不同波长的光线具有不同的吸收能力，物质也只能选择性地吸收那些能量相当于该分子振动能变化△Ev 、转动能变化△Er以及电子运动能量变化△Ee总和的辐射。 由于各种物质分子内部结构的不同，分子的能级也千差万别，各种能级之间的间隔也互不相同，这样就 决定了它们对不同波长光线的选择吸收。
红外传感器的特征
红外传感器的应用很广，在检测很多种的气体中都使用到它，而且它的可靠性很高，选择性很好，精度也高，没有毒，受到环境的干扰较小，寿命比较长，对氧气不依赖等等的优点，在未来的市场中很可能会成为主流的。 英国Clairair 替代催化燃烧的红外气体传感器（NDIR CH4传感器） 红外气体传感器采用电机机械调制，仪器功耗大，且稳定性差，仪器造价也很高。采用薄膜电容微音器作为传感使得仪器对震动十分敏感，因此不适合便携测量。 红外气体传感器及仪器适用于监测各种易燃易爆、二氧化碳气体，具有精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、不依赖于氧气、受环境干扰因素较小、寿命长等显著优点。这些优点将导致电化学、红外原理的气体检测仪器占领更广泛的行业高端市场，并在未来逐步成为市场主流。
物质对光的吸收现象很早就受到了科学家的注意并进行了研究，科学家确认了不同物质只对特定波长的光有吸收，并且确定了吸收特性和数学计算公式。做为物质的各种气体当然对光线有吸收，气体的吸收光线波长不只一个，可能对应几个不同的波长。而在中红外波长这段光谱范围内吸收最强，因为吸收强就意味着容易被检测，所以大部分红外线气体分析都确定在这个光谱段内检测分析。
一般说的红外气体分析仪，都是使用的辐射光源。这种光源是利用特殊材料制作的，特点是利用电能把它加热到一定的温度物质就向外发射红外光。这种光源的使用材料容易得到，制作也相对简单成本不高，而且这种光源发出的红外光的光谱性能稳定能满足要求，因此被广泛采用。这种光源发出的光谱是连续的一段红外光谱，不是单一的红外光谱，用它照射气体后穿过气体射出的红外线强度不能直接用探测器检测，因为气体只是吸收了很窄的一段波长的光，而光源发出的大部分波长的光没有被吸收，所以探测器是无法准确检测到光的衰减量的。
因此需要在射出光与探测器之间增加一个滤光片，滤光片的作用是只允许有吸收的那个很窄的光通过，把其它的光全部阻挡住。这样探测器的检测结果就只反映了该气体吸收光的情况，也就可以推算出气体的浓度了。现在的探测器基本上都是工业生产的成品了，在生产中就已经把要求的滤光片加到探测器的窗口上了，加有不同的波长滤光片就标注检测不同的气体型号，方便了设计气体分析仪表的选择使用。
红外线气体检测仪是一种采用专用的红外气体分析技术，具有高精度、高分辨率、长寿命、易维护等特点的便携式气体检测仪。这种红外线气体检测在众多行业中都有着非常广泛的应用，易燃易爆气体、有毒有害气体浓度的检测历来对安全生产具有重要的意义。其中的红外吸收光谱不仅应用于气体浓度的测量，还广泛应用于从特征吸收来识别不同分子的结构。且灵敏度较高，反应迅速,能在线连续指示,也可组成调节系统。
工业上常用的红外线气体检测仪的检测部分由两个并列的结构相同的光学系统组成。一个是测量室，一个是参比室。两室通过切光板以一定周期同时或交替开闭光路。在测量室中导入被测气体后，具有被测气体特有波长的光被吸收，从而使透过测量室这一光路而进入红外线接收气室的光通量减少。气体浓度越高，进入到红外线接收气室的光通量就越少;而透过参比室的光通量是一定的，进入到红外线接收气室的光通量也一定。因此，被测气体浓度越高，透过测量室和参比室的光通量差值就越大。这个光通量差值是以一定周期振动的振幅投射到红外线接收气室的。
接收气室用几微米厚的金属薄膜分隔为两半部，室内封有浓度较大的被测组分气体，在吸收波长范围内能将射入的红外线全部吸收，从而使脉动的光通量变为温度的周期变化，再可根据气态方程使温度的变化转换为压力的变化，然后用电容式传感器来检测，经过放大处理后指示出被测气体浓度。除用电容式传感器外，也可用直接检测红外线的量子式红外线传感器，并采用红外干涉滤光片进行波长选择和配以可调激光器作光源，形成一种崭新的全固体式红外气体检测仪。这种检测仪只用一个光源、一个测量室、一个红外线传感器就能完成气体浓度的测量。此外，若采用装有多个不同波长的滤光盘，则能同时分别测定多组分气体中的各种气体的浓度。
气体检测可谓是相当的重要，尤其是面对于如今的雾霾天气不断的影响着人们的生活，为了我们的环境家园我们必须要重视。针对于气体检测仪的种类有很多，我们在选择的时候一定要注意对应相关的种类选购。对于红外线气体检测仪的应用范围还是比较广的，对于在检测各种的易燃易爆、二氧化碳气体等都是效果非常的好的，具有精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、不依赖与氧气、受环境干扰因素较少、寿命长等显著优势，占领更广泛的行业市场。
红外气体传感器基于不同气体分子的选择吸收特性，对气体浓度和吸收强度进行鉴别，并确定出其浓度。它有使用寿命长、高灵敏度、稳定性好等的优点。目前被广泛运用于石油、工矿开采、大气污染等领域，目前在市场上的占有位置正处于逐年增高的状态。如此受欢迎的红外气体传感器，它的检测原理是什么呢？
红外传感器气体检测原理
红外传感器气体检测基于物理变化原理，对不同物质分子对光线也有着不同的吸收能力。 分子中的电子总是处在某一种运动状态中，每一种状态都具有一定的能量，属于一定的能级。 电子由于受到光、热、电的激发，从一个能级转移到另一个能级，称为跃迁。当这些电子吸收了外来辐射的能量，就从一个能量较低的能级跃迁到另一个能量较高的能级。由于分子内部运动所牵涉到的能级变化比较复杂，分子吸收光谱也就比较复杂。在分子内部除了电子运动状态之外，还有核间的相对运动，即核的振动和分子绕重心的转动。而振动能和转动能，按量子力学计算是不连续的，即具有量子化的性质。所以，一个分子吸收了外来辐射之后，它的能量变化△E为其振动能变化△Ev、转动能变化△Er以及电子运动能量变化△Ee的总和。
物质对不同波长的光线具有不同的吸收能力，物质也只能选择性地吸收那些能量相当于该分子振动能变化△Ev 、转动能变化△Er以及电子运动能量变化△Ee总和的辐射。 由于各种物质分子内部结构的不同，分子的能级也千差万别，各种能级之间的间隔也互不相同，这样就 决定了它们对不同波长光线的选择吸收。
红外传感器的特征
红外传感器的应用很广，在检测很多种的气体中都使用到它，而且它的可靠性很高，选择性很好，精度也高，没有毒，受到环境的干扰较小，寿命比较长，对氧气不依赖等等的优点，在未来的市场中很可能会成为主流的。 英国Clairair 替代催化燃烧的红外气体传感器（NDIR CH4传感器） 红外气体传感器采用电机机械调制，仪器功耗大，且稳定性差，仪器造价也很高。采用薄膜电容微音器作为传感使得仪器对震动十分敏感，因此不适合便携测量。 红外气体传感器及仪器适用于监测各种易燃易爆、二氧化碳气体，具有精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、不依赖于氧气、受环境干扰因素较小、寿命长等显著优点。这些优点将导致电化学、红外原理的气体检测仪器占领更广泛的行业高端市场，并在未来逐步成为市场主流。
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