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红外气体分析仪的测量原理及常规故障处理

一．红外线的概念

红外线是一种看不见的光，介于可见光区和微波区之间，其波长范围为0.78—1000微米。它在红光界限以外，所以得名红外线。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间：中红外线，波长为1.50~6.0μm之间；远红外线，波长为6.0~1000μm之间。

波长——在光的传播方向上，相邻两光波同相位点间的距离称为波长。

波数——波数是描述红外辐射的一个参量，是指每厘米长度内所含红外波的数目。频率——单位时间内光波振动的周数。

光子能量——光波以辐射的形式发射、传播或接受的能量，用E表示，单位为J。特征吸收波长——在近红外波段和中红外波段，红外辐射能量较小，不能引起分子中电子能级的跃迁，而只能被样品分子吸收，引起分子振动能级的跃迁，所以红外吸收光谱也称分子振动光谱。当某一波长红外辐射的能量恰好等于某种分子振动能级的能量之差时，才会被该种分子吸收，并产生相应的振动能级跃迁，这一波长便称为该种分子的特征吸收波长。

二．红外线气体分析仪的基本原理

其工作原理是基于某些气体对红外线的选择性吸收。红外线分析仪常用的红外线波长为2~12μm。简单说就是将待测气体连续不断的通过一定长度和容积的容器，从容器可以透光的两个端面的中的一个端面一侧发入一束红外光，然后在另一个端面测定红外线的辐射强度，然后依据红外线的吸收与吸光物质的浓度成正比，再通过相关的计算，就可以知道被测气体的浓度。

朗伯—比尔定律：当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比。这也就是红外线气体分析仪的测量依据。

三．红外线气体分析仪的特点

1、能测量多种气体

除了单原子的惰性气体（如：氦、氖、氩、氪、氙、氡）和具有对称结构无极性的双原子分子气体（O2、H2、N2）外，如CO、CO2、NO等无机物、CH4、C2H4等烷烃、烯烃和其他烃类及有机物都可用红外分析器进行测量。

2、测量范围宽

可分析气体的上限达100%，下限达几个ppm的浓度。进行精细化处理后，还可以进行痕量分析（低于百万分之一的分析测量方法）；

3、灵敏度高

具有很高的监测灵敏度，气体浓度有微小变化都能分辨出来：

4、测量精度高

一般都在+/-2%FS，不少产品达到+/-1%FS。与其他分析手段相比，它的精度较高且稳定性好；

5、反应快

响应时间一般在10S以内