激光在線氣體分析儀通過(guò)分析激光被氣體的選擇性吸收來(lái)獲得氣體的濃度。它與傳統(tǒng)紅外光譜吸收技術(shù)的不同之處在于，半導(dǎo)體激光光譜寬度遠(yuǎn)小于氣體吸收譜線的展寬。
激光在線氣體分析儀的原理：
1.朗伯-比爾定律
因此，TDLAS技術(shù)是一種高分辨率的光譜吸收技術(shù)，半導(dǎo)體激光穿過(guò)被測(cè)氣體的光強(qiáng)衰減可用朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律表述式中；
IV，0和IV分別表示頻率V的激光入射時(shí)和經(jīng)過(guò)壓力P，濃度X和光程L的氣體后的光強(qiáng)；S(T)表示氣體吸收譜線的強(qiáng)度;線性函數(shù)g(v-v0)表征該吸收譜線的形狀。
通常情況下氣體的吸收較小，可用式(4-2)來(lái)近似表達(dá)氣體的吸收。
這些關(guān)系式表明氣體濃度越高，對(duì)光的衰減也越大。因此，可通過(guò)測(cè)量氣體對(duì)激光的衰減來(lái)測(cè)量氣體的濃度。
2.光譜線的線強(qiáng)
氣體分子的吸收總是和分子內(nèi)部從低能態(tài)到高能態(tài)的能級(jí)躍遷相聯(lián)系的。線強(qiáng)S(T)反映了躍遷過(guò)程中受激吸收、受激輻射和自發(fā)輻射之間強(qiáng)度的凈效果，是吸收光譜譜線較基本的屬性，由能級(jí)間躍遷概率經(jīng)及處于上下能級(jí)的分子數(shù)目決定。
分子在不同能級(jí)之間的分布受溫度的影響，因此光譜線的線強(qiáng)也與溫度相關(guān)。
如果知道參考線強(qiáng)S(T0)，其他溫度下的線強(qiáng)可以由下式求出式中，Q(T)為分子的配分函數(shù);h為普朗克常數(shù);c為光速;k為波爾茲曼常數(shù);En為下能級(jí)能量。
各種氣體的吸收譜線的線強(qiáng)S(T0)可以查閱相關(guān)的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)。
多參數(shù)分析儀是應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)或野外作業(yè)等部門(mén)需求研制開(kāi)發(fā)的新一代水質(zhì)測(cè)定儀。
采用模塊化設(shè)計(jì)，不同的功能由各種獨(dú)特功能模塊來(lái)完成。
這種設(shè)計(jì)預(yù)留了強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，在需要增強(qiáng)測(cè)試點(diǎn)或增加測(cè)試參數(shù)時(shí)；
只需簡(jiǎn)單的添置新的探頭或新的功能模塊就可以了，不須購(gòu)買(mǎi)整套系統(tǒng)(主機(jī)加探頭)。
而且新添加的部件可地跟原有系統(tǒng)融合，省卻了大量的重新安裝和調(diào)試的成本。
多參數(shù)分析儀性能特點(diǎn)：
1、參數(shù)個(gè)性化定制組合，可根據(jù)客戶(hù)監(jiān)測(cè)需求，靈活組合、選配、定制相應(yīng)監(jiān)測(cè)參數(shù)；
2、通過(guò)靈活配置智能儀器平臺(tái)軟件和組合參數(shù)分析模塊，實(shí)現(xiàn)智能化在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用；
3、各種測(cè)量參數(shù)采用創(chuàng)新的在線分析模塊，可以在后臺(tái)靈活的進(jìn)行組合，而不需要儀表在面板上與觸摸屏構(gòu)成空間競(jìng)爭(zhēng)；
4、引流一體化系統(tǒng)集成、串聯(lián)式流通裝置，使用數(shù)量很少的水樣完成多種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析；
5、內(nèi)置減壓裝置及恒流速技術(shù)，不受管線壓力變化影響，保證流速恒定、分析數(shù)據(jù)穩(wěn)定；
6、多參數(shù)分析儀具有自動(dòng)在線傳感器和管線維護(hù)，極少需要人工維護(hù)，為參數(shù)測(cè)量營(yíng)造良好的運(yùn)行環(huán)境；
將復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題集成化、簡(jiǎn)單化處理，消除了應(yīng)用過(guò)程的不確定因素；
7、多種可選的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏈路，可租賃、可建設(shè)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)，讓客戶(hù)運(yùn)籌帷幄之中，掌控千里之外。
1、熱導(dǎo)式氣體分析儀
一種物理類(lèi)的氣體分析儀表。它根據(jù)不同氣體具有不同熱傳導(dǎo)能力的原理，通過(guò)測(cè)定混合氣體導(dǎo)熱系數(shù)來(lái)推算其中某些組分的含量。這種分析儀表簡(jiǎn)單可靠,適用的氣體種類(lèi)較多,是一種基本的分析儀表。但直接測(cè)量氣體的導(dǎo)熱系數(shù)比較困難，所以實(shí)際上常把氣體導(dǎo)熱系數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，再用電橋來(lái)測(cè)定。熱導(dǎo)式氣體分析儀的熱敏元件主要有半導(dǎo)體敏感元件和金屬電阻絲兩類(lèi)。半導(dǎo)體敏感元件體積小、熱慣性小，電阻溫度系數(shù)大,所以靈敏度高,時(shí)間滯后小。在鉑線圈上燒結(jié)珠形金屬氧化物作為敏感元件，再在內(nèi)電阻、發(fā)熱量均相等的同樣鉑線圈上繞結(jié)對(duì)氣體無(wú)反應(yīng)的材料作為補(bǔ)償用元件（圖1）。這兩種元件作為兩臂構(gòu)成電橋電路，即是測(cè)量回路。半導(dǎo)體金屬氧化物敏感元件吸附被測(cè)氣體時(shí)，電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率即發(fā)生變化，元件的散熱狀態(tài)也隨之變化。元件溫度變化使鉑線圈的電阻變化，電橋遂有一不平衡電壓輸出，據(jù)此可檢測(cè)氣體的濃度。熱導(dǎo)式氣體分析儀的應(yīng)用范圍很廣，除通常用來(lái)分析氫氣、氨氣、二氧化碳、二氧化硫和低濃度可燃性氣體含量外，還可作為色譜分析儀中的檢測(cè)器用以分析其他成分。
2、紅外線吸收式分析儀
根據(jù)不同組分氣體對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外線具有選擇性吸收的特性而工作的分析儀表。測(cè)量這種吸收光譜可判別出氣體的種類(lèi)；測(cè)量吸收強(qiáng)度可確定被測(cè)氣體的濃度。紅外線分析儀的使用范圍寬，不僅可分析氣體成分，也可分析溶液成分，且靈敏度較高，反應(yīng)迅速,能在線連續(xù)指示,也可組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)。工業(yè)上常用的紅外線氣體分析儀的檢測(cè)部分由兩個(gè)并列的結(jié)構(gòu)相同的光學(xué)系統(tǒng)組成。
一個(gè)是測(cè)量室，一個(gè)是參比室。兩室通過(guò)切光板以一定周期同時(shí)或交替開(kāi)閉光路。在測(cè)量室中導(dǎo)入被測(cè)氣體后，具有被測(cè)氣體特有波長(zhǎng)的光被吸收，從而使透過(guò)測(cè)量室這一光路而進(jìn)入紅外線接收氣室的光通量減少。氣體濃度越高，進(jìn)入到紅外線接收氣室的光通量就越少；而透過(guò)參比室的光通量是一定的，進(jìn)入到紅外線接收氣室的光通量也一定。因此，被測(cè)氣體濃度越高，透過(guò)測(cè)量室和參比室的光通量差值就越大。這個(gè)光通量差值是以一定周期振動(dòng)的振幅投射到紅外線接收氣室的。接收氣室用幾微米厚的金屬薄膜分隔為兩半部，室內(nèi)封有濃度較大的被測(cè)組分氣體，在吸收波長(zhǎng)范圍內(nèi)能將射入的紅外線全部吸收，從而使脈動(dòng)的光通量變?yōu)闇囟鹊闹芷谧兓?，再可根?jù)氣態(tài)方程使溫度的變化轉(zhuǎn)換為壓力的變化，然后用電容式傳感器來(lái)檢測(cè)，經(jīng)過(guò)放大處理后指示出被測(cè)氣體濃度。除用電容式傳感器外，也可用直接檢測(cè)紅外線的量子式紅外線傳感器，并采用紅外干涉濾光片進(jìn)行波長(zhǎng)選擇和配以可調(diào)激光器作光源，形成一種嶄新的全固體式紅外氣體分析儀。這種分析儀只用一個(gè)光源、一個(gè)測(cè)量室、一個(gè)紅外線傳感器就能完成氣體濃度的測(cè)量。此外，若采用裝有多個(gè)不同波長(zhǎng)的濾光盤(pán)，則能同時(shí)分別測(cè)定多組分氣體中的各種氣體的濃度。
與紅外線分析儀原理相似的還有紫外線分析儀、光電比色分析儀等，在工業(yè)上也用得較多。
2、電化學(xué)式氣體分析儀
一種化學(xué)類(lèi)的氣體分析儀表。它根據(jù)化學(xué)反應(yīng)所引起的離子量的變化或電流變化來(lái)測(cè)量氣體成分。為了提高選擇性，防止測(cè)量電極表面沾污和保持電解液性能，一般采用隔膜結(jié)構(gòu)。常用的電化學(xué)式分析儀有定電位電解式和伽伐尼電池式兩種。定電位電解式分析儀（圖2）的工作原理是在電極上施加特定電位，被測(cè)氣體在電極表面就產(chǎn)生電解作用，只要測(cè)量加在電極上的電位，即可確定被測(cè)氣體特有的電解電位，從而使儀表具有選擇識(shí)別被測(cè)氣體的能力。伽伐尼電池式分析儀是將透過(guò)隔膜而擴(kuò)散到電解液中的被測(cè)氣體電解，測(cè)量所形成的電解電流，就能確定被測(cè)氣體的濃度。通過(guò)選擇不同的電極材料和電解液來(lái)改變電極表面的內(nèi)部電壓從而實(shí)現(xiàn)對(duì)具有不同電解電位的氣體的選擇性。
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